Зірки проводять більшу частину свого життя перетворюючи водень на гелій глибоко в своїх ядрах. Однак синтез особливо масивних зірок настільки сконцентрований в центрі, що призводить до турбулентного конвективного ядра, подібного котлу з киплячою водою.
Конвекція, поряд з іншими процесами, такими як обертання, ефективно видаляє залишки гелію з активної зони і замінює її воднем з оболонки. Це дозволяє зіркам жити набагато довше, ніж передбачалося.
Астрономи вважають, що це змішання виникає через різні фізичні явища, такі як внутрішнє обертання і внутрішні сейсмічні хвилі в плазмі, що збуджується конвектуючим ядром.
Однак теорія залишалася значною мірою незалежною від спостережень, оскільки все це відбувається глибоко всередині зірки. Тим не менш, існує непрямий метод вивчення: астросейсмологія, вивчення та інтерпретація зіркових коливань. Цей метод має паралелі з тим, як сейсмологи використовують землетруси для дослідження надр Землі.
Дослідники з KU Leuven, University of Hasselt і University of Newcastle змогли отримати внутрішнє змішання для групи таких зірок за допомогою астросейсмології. Такий результат був досягнутий вперше, і він став можливим тільки завдяки новій вибірці з 26 повільно пульсуючих зірок B-типу з ідентифікованими зірковими коливаннями, отриманими в ході місії НАСА «Кеплер».
Повільно пульсуючі зірки B-типу в три-вісім разів масивніше Сонця. Вони розширюються і стискаються в масштабі часу від 12 годин до 5 днів і можуть змінювати яскравість до 5%. Режими коливань особливо чутливі до умов поблизу активної зони.
"Внутрішнє перемішування всередині масивних зірок тепер було виміряно спостережними методами і виявилося різноманітним у нашій вибірці: деякі зірки майже не перемішуються, а інші показують рівні в мільйон разів вище ", - кажуть вчені.
Виявляється, різноманітність не пов'язана з масою або віком зірки. Швидше, на це в першу чергу впливає внутрішнє обертання, хоча це не єдиний фактор.
Точність, з якою астрономи можуть виміряти зоряні коливання, безпосередньо залежить від того, як довго зірка спостерігається. Збільшення часу з одного дня до одного року призводить до збільшення точності вимірювання частот коливань у тисячу разів.
Найкращі дані, доступні в даний час для цього, отримані з космічної місії Kepler, яка спостерігала одну і ту ж ділянку неба протягом чотирьох років. Повільно пульсуючі зірки B-типу були наймасивнішими пульсуючими зірками, які спостерігав телескоп.
Хоча більшість з них занадто малі, щоб стати надновими, вони мають ту ж внутрішню структуру, що і більш масивні зірки. Астрономи сподіваються, що ідеї, отримані в результаті вивчення зірок типу B, проллють світло на внутрішню роботу зірок з більш високою масою, типу O.
Вчені планує використовувати дані супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) для вивчення груп коливаються зірок великої маси в асоціаціях OB. Ці групи включають від 10 до більш ніж 100 зірок масою від 3 до 120 сонячних мас.
Крім розкриття процесів, прихованих всередині масивних зірок, дослідження зіркових коливань можуть також надати інформацію про інші властивості зірок.
«Зоряні коливання не тільки дозволяють нам вивчати внутрішнє перемішування і обертання зірок, але також визначають інші зоряні властивості, такі як маса і вік», - кажуть дослідники. «Хоча обидва ці параметри є одними з найбільш фундаментальних зоряних параметрів, їх також важко виміряти».
Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Astronomy.