3 февраля 2015 года на сайте журнала Physical Review Letters была опубликована статья, описывающая обнаружение необычных свойств пульсирующих звезд. Один из авторов этого исследования, профессор Джон Линднер из Гавайского университета, прокомментировал результаты работы для англоязычного издания ИД «ПостНаука» Serious Science.

Что произошло

В то время как светимость звезд вроде Солнца почти постоянна, светимость других звезд со временем меняется. Используя беспрецедентные возможности телескопа для поиска экзопланет Kepler, который в течение четырех лет наблюдал 150 тысяч звезд, мы обнаружили, что некоторые звезды тускнеют и становятся ярче по сложным закономерностям с фрактальными свойствами. Пульсации подобных звезд характеризуются первичной и вторичной частотами, соотношение которых близко к знаменитому золотому сечению. Нелинейная система, управляемая иррациональным соотношением частот, обычно стремится к «странной», являющейся геометрически фрактальной динамике без демонстрации «эффекта бабочки», присущего хаосу.

Странные нехаотические аттракторы наблюдались во время экспериментов в лаборатории и могут быть использованы при описании активности мозга и климата. Однако голубая звезда, находящаяся в 16 тысячах световых лет от Земли в созвездии Лиры, может быть первым странным нехаотическим аттрактором, обнаруженным в природе, если судить по безмасштабному распределению частотных компонентов. Идентификация странной нехаотической динамики в звездах может помочь улучшить классификацию подобных объектов, а также усовершенствовать физическое моделирование их внутренних областей.

Рекомендуем по этой теме:
9803
Как открыли экзопланету Kepler-186f?

Мы исследовали кривую блеска звезды KIC 5520878 на протяжении основного периода и разложили полученный временной ряд по гармоническим функциям различных амплитуд и частот. Количество амплитуд зависело от порога чувствительности измерений. Фактически число амплитуд, превышающее этот порог, уменьшалось вместе с повышением чувствительности: если порог повышался в четыре раза, число амплитуд уменьшалось в восемь раз для широкого диапазона пороговых значений.

Сходным образом в известном примере пространственного масштабирования протяженность неровного, фрактального побережья Норвегии зависела от длины измерительного шеста. Фактически получаемая протяженность побережья уменьшалась вместе с увеличением длины шеста так же, как наши амплитуды частот: если длина шеста увеличивалась вчетверо, то получаемая протяженность побережья уменьшалась в восемь раз для широкого диапазона размеров шеста.

Фрактальное самоподобие может охарактеризовать процессы как во времени, так и в пространстве. Разъяснить это может музыкальная аналогия: мы убрали фоновый ритм, чтобы обнаружить едва различимую мелодию.

Предыстория

Джон Лернд (John Learned) с соавторами ранее предложил, что достаточно развитые внеземные цивилизации могут «щекотать» пульсирующие звезды с помощью нейтринных лучей, влияя на их (обычно строго регулярные) расширения и сжатия, таким образом распространяя информацию по галактике и за ее пределы. Наша группа проверила эту гипотезу, используя беспрецедентные фотометрические данные, полученные для звезды KIC 5520878. Хотя мы обнаружили некоторые странности в переменном блеске KIC 5520878, в конечном счете мы заключили, что, скорее всего, причины этих странностей носят естественный характер. Тем не менее мы поддерживаем исследования архивных и будущих фотометрических временных рядов с целью поиска доказательств искусственных модификаций пульсирующих звезд.

Уильям Дитто (William Ditto) позднее выявил возможность существования странной нехаотической динамики в звезде KIC 5520878 на основе данных, полученных им в 1990 году в ходе первого обнаружения подобной динамики в лаборатории в эксперименте с магнитоупругой лентой. Впоследствии мы применили этот метод диагностического анализа ленты при исследовании звезды.

Перспективы

В данный момент мы пытаемся обобщить полученные результаты на пульсирующие на нескольких частотах звезды, не входящие в базы данных телескопа Kepler. Можем ли мы связать соотношения их частот с золотым сечением или с распределением других сложных для оценки иррациональных частот?

Некоторые естественные динамические структуры являются следствием универсальных черт, свойственных даже простым моделям. Однако другие структуры проявляются исключительно в определенных физических условиях. Пока что мы не знаем, универсально или индивидуально распределение частот пульсирующих звезд.