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Nouveaux aperçus sur l'étoile NGC 4349 No. 127

Des scientifiques dévoilent de nouvelles découvertes sur le comportement des étoiles, remettant en question des idées reçues.

Dane Spaeth, Sabine Reffert, Emily L. Hunt, Adrian Kaminski, Andreas Quirrenbach

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Beaucoup d'étoiles subissent des changements en vieillissant, et certains de ces changements peuvent influencer nos mesures de leurs mouvements dans l'espace. Un cas intéressant concerne une étoile dans un amas d'étoiles connu sous le nom de NGC 4349 No. 127. On pensait qu'une naine brune, un petit objet ressemblant à une étoile, orbitait autour de cette étoile, mais des investigations plus poussées ont montré que cette idée était probablement fausse. Au lieu de ça, les scientifiques ont suggéré que l'étoile pourrait être en train de subir des Oscillations non radiales, ce qui pourrait expliquer les mouvements observés.

Dans le passé, les astronomes ont découvert plusieurs étoiles évoluées avec des motifs inhabituels dans leurs Vitesses Radiales (VR). Ces motifs, ou changements de vitesse vus de la Terre, sont souvent attribués à des corps en orbite comme des planètes ou des naines brunes. Cependant, dans de nombreux cas, ces interprétations se sont révélées incorrectes. Pour NGC 4349 No. 127, des observations antérieures indiquaient un compagnon naine brune, mais des analyses ultérieures ont montré que ce compagnon n'existe probablement pas.

Comprendre les variations

Pour mieux comprendre le comportement de NGC 4349 No. 127, les chercheurs ont examiné ses données historiques en détail. Ils ont analysé 58 spectres, ou mesures de lumière, d'un instrument de haute précision connu sous le nom de HARPS. En réduisant et en analysant ces données, ils ont tenté d'identifier des motifs et des corrélations entre les mouvements de l'étoile et ses Indicateurs d'activité.

Les indicateurs d'activité sont des mesures qui peuvent refléter les changements à la surface d'une étoile. Ces indicateurs peuvent inclure différentes formes de lignes dans le spectre lumineux de l'étoile, qui peuvent indiquer des changements en cours sur l'étoile. Dans le cas de NGC 4349 No. 127, les chercheurs ont trouvé de forts liens entre le mouvement de l'étoile et plusieurs de ces marqueurs d'activité.

Le modèle des oscillations non radiales

En se basant sur leurs découvertes, les scientifiques ont créé un modèle pour expliquer les oscillations de l'étoile. Ils ont proposé que les variations observées dans les vitesses radiales et les indicateurs d'activité pourraient être dues à des oscillations non radiales, qui sont essentiellement des vagues se déplaçant à la surface de l'étoile, plutôt que la simple expansion et contraction de l'étoile.

Un aspect critique de ce modèle est la reconnaissance que ces oscillations peuvent produire des effets significatifs sur de longues périodes. Les chercheurs ont trouvé qu'un type spécifique d'oscillation, connu sous le nom de mode dipolaire, correspondait bien aux variations observées.

Corrélations avec les indicateurs d'activité

Les chercheurs ont observé que les différents indicateurs d'activité montraient une forte corrélation avec les vitesses radiales de l'étoile. Ils ont noté qu'à mesure que la vitesse radiale de l'étoile changeait, certains indicateurs changeaient également de manière prévisible. Ce motif a suggéré que les oscillations influençaient toutes ces mesures simultanément.

Par exemple, ils ont observé une corrélation positive entre un indicateur spécifique, appelé indice chromatique, et la vitesse radiale. Cette relation indiquait qu'à mesure que la vitesse de l'étoile variait, l'indice chromatique variait aussi, pointant vers un mécanisme sous-jacent cohérent influençant les deux mesures.

Prédiction des changements photométriques

En plus de comprendre les variations de la VR, le modèle suggérait qu'il y aurait également de légers changements dans la luminosité de l'étoile qui pourraient être observés sous forme de Variations photométriques. Cependant, ces changements de luminosité prédites étaient en dessous des limites de détection des sources de données existantes.

Les scientifiques ont expliqué que l'amplitude de ces changements de luminosité pourrait être très faible, rendant leur détection difficile avec les instruments actuellement disponibles. Toutefois, ils ont conclu que les données photométriques existantes ne contredisaient pas l'idée que des oscillations non radiales pourraient être présentes dans l'étoile.

Explications concurrentes : compagnons planétaires et activité magnétique

À ce stade, l'équipe de recherche a examiné d'autres explications potentielles pour les variations observées dans NGC 4349 No. 127. Une alternative majeure envisagée était la possibilité d'une activité magnétique à la surface de l'étoile, pouvant causer des motifs similaires dans les mesures. Cependant, le manque de variations photométriques significatives associées a rendu cette hypothèse moins probable.

Une autre explication considérée était la présence de petits compagnons de faible masse, comme des astéroïdes ou de petites planètes, influençant l'étoile. Pourtant, les preuves existantes ne soutenaient pas ce point de vue, amenant les chercheurs à conclure que les oscillations non radiales étaient en effet l'explication la plus plausible pour les données observées.

Implications plus larges et recherche future

Les résultats liés à NGC 4349 No. 127 pourraient avoir des implications au-delà de cette étoile. Ils soulèvent des questions importantes sur la fréquence des oscillations non radiales parmi les étoiles évoluées et si elles pourraient être responsables de variations similaires observées dans d'autres étoiles auparavant pensées avoir des compagnons planétaires.

Cette recherche souligne la nécessité de nouvelles observations et analyses d'autres étoiles pour confirmer les motifs trouvés dans NGC 4349 No. 127. Si de nombreuses étoiles évoluées affichent des comportements similaires, cela pourrait changer la façon dont les astronomes interprètent les mesures de vitesse radiale et mieux comprendre les phénomènes survenant dans les étoiles vieillissantes.

Conclusion

En résumé, le cas de NGC 4349 No. 127 illustre la complexité de l'étude des étoiles évoluées. Grâce à une réanalyse minutieuse des spectres et au développement d'un modèle pour les oscillations non radiales, les chercheurs ont avancé une raison convaincante pour comprendre les variations des mouvements de cette étoile. Au fur et à mesure que le domaine de l'astronomie stellaire continue d'évoluer, d'autres études pourraient mener à une meilleure compréhension non seulement de NGC 4349 No. 127 mais aussi des myriades de changements se produisant dans les étoiles à travers l'univers. Cette recherche continue approfondira notre compréhension de l'évolution stellaire et des processus qui façonnent le cosmos.

Source originale

Titre: Non-radial oscillations mimicking a brown dwarf orbiting the cluster giant NGC 4349 No. 127

Résumé: Several evolved stars have been found to exhibit long-period radial velocity variations that cannot be explained by planetary or brown dwarf companions. Non-radial oscillations caused by oscillatory convective modes have been put forth as an alternative explanation, but no modeling attempt has yet been undertaken. We provide a model of a non-radial oscillation, aiming to explain the observed variations of the cluster giant NGC 4349 No. 127. The star was previously reported to host a brown dwarf companion, but whose existence was later refuted in the literature. We reanalyzed 58 archival HARPS spectra, acquiring additional activity indicators using the SERVAL and RACCOON pipelines. We searched for periodicity in the indicators and correlations between the indicators and radial velocities. We further present a simulation code able to produce synthetic HARPS spectra, incorporating the effect of non-radial oscillations, and compare the simulated results to the observed variations. We find a positive correlation between chromatic index and radial velocity, along with closed-loop Lissajous-like correlations between radial velocity and each of the spectral line shape indicators (full width at half maximum, and contrast of the cross-correlation function and differential line width). Simulations of a low-amplitude, retrograde, dipole (l = 1, m = 1), non-radial oscillation can reproduce the observed behavior and explain the observables. Photometric variations below the detection threshold of the available ASAS-3 photometry are predicted. The oscillation and stellar parameters are largely in agreement with the prediction of oscillatory convective modes. The periodic variations of the radial velocities and activity indicators, along with the respective phase shifts, measured for the intermediate-mass cluster giant NGC 4349 No. 127, can be explained by a non-radial oscillation.

Auteurs: Dane Spaeth, Sabine Reffert, Emily L. Hunt, Adrian Kaminski, Andreas Quirrenbach

Dernière mise à jour: 2024-07-31 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2407.21583

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2407.21583

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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