文章介绍了天文学家根据观测数据,利用专门设计的软件,他们分析了92,000条光曲线,从而确定了60颗恒星在高频下有规律的脉动。
在整个星系中会发出不和谐频率的一系列恒星谜团刚刚被解开。利用美国国家航空航天局(NASA)TESS空间望远镜所收集的数据,天文学家们终于在年轻恒星奇怪的脉动中知道了其中的节奏。
图解:美国国家航空航天局(NASA)TESS空间望远镜
它们被称为矮造父变星( delta Scuti variable stars),它们旋转的很快以至于这些恒星会稍稍变平,扰乱了它们的脉动模式,变得混乱。
从这混乱中,我们现在找到了规律:在60颗中等质量的矮造父变星中,发现了规则、高频的脉动模式,这些恒星的质量在太阳的1.5倍到2.5倍之间。
澳大利亚悉尼大学的天文学家蒂姆·百丁 (Tim Bedding)说:“矮造父变星的脉动形式非常有趣,但到目前为止我们还无法理解这些脉动的模式。”
“用音乐来作比,许多的航行都是沿着简单的和弦脉动的,但矮造父变星是复杂的,它们的旋律似乎都是混乱的。而TESS告诉我们,并不是所有矮造父变星都是这样的。”
恒星的脉动并不是一种不寻常的现象。许多恒星——甚至是所有的恒星——都在节奏地振动,这是由声波在恒星内部反弹所引起的。通常认为这些波是由对流和恒星磁场产生的,它们会导致恒星轻微的膨胀或收缩,就像心跳一样。这就是我们所能检测到的星星所产生光亮的
微弱变化。
图解:许多恒星——甚至是所有的恒星——都在节奏地振动,这是由声波在恒星内部反弹所引起的。
为了收集星震的数据,你需要长时间地盯着星星,这样才能收集关于它们光线变化的全面信息。由于TESS正是用于同时观测大量恒星以探测其光线的变化的——尽管这光线的变化来自于系外行星凌日,而不是星震——TESS在某种程度上已经成为的星震学的冠军。
除了进行为寻找系外行星的大规模观测之外,TESS还密切观测了数千颗矮造父变星。正是在对后者的观测当中,研究人员发现了一些令人惊奇的现象:有一系列矮造父变星似乎存在规律的脉动模式。
开普勒也在四年的时间里观测了大约300颗矮造父变星,因此该团队将这些数据加入了他们的研究。利用专门设计的软件,他们分析了92,000条光曲线,从而确定了60颗高频有规律脉冲的恒星。
“NASA的TESS所收集的数据已经对这些恒星进行精确地探测,这比我们以前所能观测到的要多得多。”夏威夷大学的天文学家丹尼尔·胡贝尔(Daniel Huber)说。“现在终于弄清楚了,我们能够识别出规则的结构。这就像一首歌曲的音符最终放在了一个合适的地方,奏出美丽的旋律。”
在对具有规律脉动的矮造父变星进行更加全面的分析后发现:它们都比不存在规律的矮造父变星年轻。
这与我们对恒星的演化的理解是一致的——脉动光谱随着恒星年龄的增长逐渐变得复杂。但它也可以被用作一种强大的工具。
美国中央兰开夏大学的丹尼尔·霍尔沃兹(Daniel Holdsworth)说:“我们可以利用其它矮造父变星的常规空间信息来进行年龄判断。”
“一颗或一组的恒星年龄是很难判定的,结果可能会相差两倍。然而星震学将有能力判定到非常精确的年龄,从而为我们扩大对我们周围星系的了解提供机会。”
这些数据已经帮助解决了一颗名为HD31901的矮造父变星的年龄争论,这颗星属于太阳附近的双鱼-波江星团。之前两次计算得出的年龄大不相同——其中一种认为其年龄大约为10亿年,根据一颗被认为是星系流的一部分的红巨星;而另外一种计算估计其为1亿3千万年,这根据其他恒星的旋转。
有关HD 31901的星震学数据,可以推测它现在已经有大约1.5亿岁了——这同时证明这条星系流年龄还很年轻。
悉尼大学的天文学家西蒙·墨菲(Simon Murphy)说:“这真是一个突破。现在我们有了有关这些恒星的一系列规律脉动,我们有了可以理解和比较的模型。”
一篇发表在《Nature》的研究表明;“这将允许我们用星震学来检测恒星的年龄,这是我们从来没有做到过的。但同时也向我们表明,这只是我们理解矮造父变星的一个跳板。”
作者: MICHELLE STARR
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