Αστεροσεισμολογία

Η αστεροσεισμολογία (asteroseismology) είναι κλάδος της αστροφυσικής που μελετά την εσωτερική δομή των παλλόμενων αστέρων ερμηνεύοντας τις ταλαντώσεις της επιφανείας τους με χρήση των φασμάτων συχνοτήτων τους. Διαφορετικοί τρόποι (modes) ταλαντώσεων προέρχονται από διαφορετικά βάθη μέσα στον αστέρα. Αυτές οι ταλαντώσεις (κύματα) δίνουν πληροφορίες για τα εσωτερικά των αστέρων, που δεν μπορούν να παρατηρηθούν με άλλο τρόπο, με μια μέθοδο παρόμοια με εκείνη που χρησιμοποιούν οι σεισμολόγοι για να μελετήσουν το εσωτερικό της Γης (και άλλων στερεών πλανητών) βασιζόμενοι στα σεισμικά κύματα.

Οι ταλαντώσεις που μελετούν οι αστεροσεισμολόγοι προκαλούνται από τη μετατροπή θερμικής ενέργειας σε μακροσκοπική κινητική ενέργεια. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με αυτό που συμβαίνει σε οποιαδήποτε θερμική μηχανή, στην οποία απορροφάται θερμότητα κατά τη φάση υψηλής θερμοκρασίας της ταλαντώσεως και εκπέμπεται όταν η θερμοκρασία έχει κατέλθει. Ο βασικός μηχανισμός για τους αστέρες ισοδυναμεί τελικώς με μετατροπή ενέργειας ακτινοβολίας σε ενέργεια ταλαντώσεων (παλμών) στα ανώτερα στρώματα κάποιων ειδών αστέρων. Οι ταλαντώσεις αυτές μελετώνται ποσοτικά συνήθως με τις απλοποιητικές παραδοχές ότι είναι μικρές και ότι ο αστέρας είναι απομονωμένος και σφαιρικά συμμετρικός. Σε διπλά συστήματα αστέρων, οι παλιρροϊκές δυνάμεις μπορούν να επιδρούν σημαντικά στις ταλαντώσεις.

Η ηλιοσεισμολογία είναι το πολύ συγγενικό ερευνητικό πεδίο που επικεντρώνεται στον Ήλιο. Οι ηλιακές ταλαντώσεις προκαλούνται από ρεύματα μεταφοράς θερμότητας στα ανώτερα στρώματα του εσωτερικού του. Η παρατήρηση ηλιοειδών ταλαντώσεων σε άλλους αστέρες είναι μια νέα και αναπτυσσόμενη ερευνητική περιοχή της αστεροσεισμολογίας.

Η αστεροσεισμολογία παρέχει το εργαλείο για την ανακάλυψη της εσωτερικής δομής των αστέρων. Οι συχνότητες των παλμών δίνουν πληροφορίες για την πυκνότητα της ύλης στη συγκεκριμένη περιοχή του εσωτερικού όπου προκαλούνται τα κύματα που διαδίδονται και φθάνουν μέχρι την επιφάνεια. Το φάσμα συχνοτήτων δίνει πληροφορίες για τη χημική σύσταση του εσωτερικού.

Τα κύματα μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις διαφορετικούς τύπους:

 Τα ακουστικά ή κύματα πιέσεως (p modes), που προκαλούνται από εσωτερικές διακυμάνσεις στην πίεση στο εσωτερικό του αστέρα. Η δυναμική τους καθορίζεται από την τοπική ταχύτητα του ήχου.
 Τα κύματα βαρύτητας (g modes), που προκαλούνται από την άνωση. (Δεν πρέπει να συγχέονται με τα βαρυτικά κύματα που προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.)
 Τα επιφανειακά κύματα βαρύτητας (f modes), παρόμοια με θαλάσσια κύματα, που διαδίνονται πάνω στη φωτόσφαιρα του αστέρα.

Σε έναν ηλιοειδή αστέρα (π.χ. Ήλιος, Άλφα Κενταύρου) κυριαρχούν τα p-modes, καθώς τα g-modes ουσιαστικά περιορίζονται στον πυρήνα από τη ζώνη ρευμάτων μεταφοράς θερμότητας. Τα g-modes έχουν παρατηρηθεί σε λευκούς νάνους.

Η αστεροσεισμολογία ως ανεξάρτητος κλάδος εδραιώθηκε μόλις κατά τη δεκαετία του 1990. Υπήρξε και τουλάχιστον ένα ερευνητικό περιοδικό που παρουσίαζε αποκλειστικά μελέτες πάνω σε θέματα του κλάδου, το Communications in Asteroseismology, που εκδιδόταν από το Ινστιτούτο Αστρονομίας και τον εκδοτικό οίκο της Αυστριακής Ακαδημίας Επιστημών. Το 2006 η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος εκτόξευσε τον δορυφόρο COROT, την πρώτη αποστολή που ως κύριο σκοπό της έχει τη συλλογή αστεροσεισμολογικών παρατηρήσεων.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 Asteroseismology.org
 «Ομάδα Δικτύου Αστρικών Ταλαντώσεων» (SONG)
 Ιστοτόπος του επιστημονικού περιοδικού Communications in Asteroseismology
 Ιστοσελίδα του COROT

Αστεροσεισ
Σεισμολογία