Måling af stjerneoscillationer med Kepler

Kepler-satellitten er berømt for sin opdagelse af tusindvis af exoplaneter ved kontinuerligt og omhyggeligt at måle lysstyrkerne af over en halv million stjerner for signaturer fra transiterende exoplaneter. Mindre kendt er de revolutionære konsekvenser af dets overvågningsprogram for stjernernes astrofysik, især til studiet af stjernernes svingninger. Vores egen stjerne, solen, har siden 1960'erne været kendt for at udvise svingninger, som er analoge med en klokkes ringning, som trykbølger genereret af dens rotation og indre struktur cirkulerer rundt om dens overflade. Oscillationerne kan analyseres for at afsløre detaljer om en stjernes indre strukturer. Røde kæmpe stjerner, som er i en stjerneudviklingsfase efter at normal brintforbrænding er afsluttet og er svulmet op i diameter, har været af særlig interesse, fordi svingningerne i deres overflader er langsommere og har større amplitude end i mindre stjerner, og dermed nemmere at måle. Før fremkomsten af ​​rumteleskoper, imidlertid, selv sådanne målinger på røde kæmper lykkedes kun på få genstande. Kepler- og Corot-missionerne har siden målt oscillationer i tusindvis af røde kæmpestjerner.

Kepler-missionen opdagede en ny klasse af dobbeltstjerner, der viste beviser for tidevandsforvrængninger i dens overflade (og dens lyskurve), da ledsageren passerede tæt på, og disse systemer blev døbt "hjerteslag"-stjerner. Morfologien af ​​forvrængningerne kan bruges til at hjælpe med at forfine detaljerne i den binære bane, selv når ledsagerstjernen ikke passerer gennem vores sigtelinje for at formørke den primære. Nogle røde kæmpestjerner med sollignende svingninger er også hjerteslagstjerner, og kombinationen, sammen med hastighedsmålinger, gør det muligt at karakterisere disse systemer meget detaljeret.

Stjernen KIC-3890 er sådan et binært system. Den indeholder en rød kæmpe og en M-dværgstjerne i en meget excentrisk, 153 dages kredsløb, og Kepler observerede det næsten uafbrudt i næsten fire år. CfA-astronomerne Allyson Bieryla og Dave Latham var medlemmer af et team, der analyserede dets hjerteslag og svingninger med et nyt sæt syntetiske modeller. De fastslog, at massen af ​​den røde kæmpe er 1,04 solmasser inden for omkring 6 procent, og dens radius er 5,8 solradii inden for omkring 3,4 procent, og at ledsageren er en M-dværg med en masse på 0,23 solmasser og en radius på 0,256 solradii med endnu mindre usikkerheder. Siden stjerneoscillationer udvikler sig, efterhånden som en stjerne ældes, oscillationerne gjorde det muligt for astronomerne at begrænse den røde kæmpes alder – og dermed selve systemet – til omkring 9 milliarder år, med en usikkerhed på omkring 25 pct.