Starquakes的“音樂”(由氣體破裂引起的巨大振動,這些氣體在許多恆星的體內爆發,可以揭示出比科學家想像的更多的有關星星曆史和內部工作的信息。
在發表在自然,我們分析了M67恆星簇中眾多巨型恆星中星號的頻率特徵,距離地球將近3,000光年。
利用開普勒太空望遠鏡的K2任務中的觀察,我們很少有機會在恆星的大部分時間裡穿越恆星生命週期的巨大階段。
在這樣做時,我們發現,一旦它們的動蕩的外層到達了內部深處的敏感區域,這些恆星就會被卡住“演奏相同的曲調”。
這一發現揭示了一種理解恆星曆史和整個星系的新方法。
星號的聲音
Starquakes發生在大多數恆星(如我們的太陽)中,它們具有冒泡的外層,例如一鍋開水。熱氣體的氣泡在表面上升並破裂,使整個恆星的波紋使其以特定方式振動。
我們可以通過尋找恆星亮度的細微差異來檢測這些振動,這些振動發生在特定的“諧振頻率”下。通過研究一個稱為群集的組中每個恆星的頻率,我們可以調整為集群的獨特“歌曲”。
我們的研究挑戰了先前關於巨星中共鳴頻率的假設,這表明它們比以前想像的更深入地了解了恆星內飾。此外,我們的研究開闢了新的方法來破譯我們的銀河系歷史。
恆星群的旋律
長期以來,天文學家一直試圖了解像我們的太陽這樣的恆星如何隨著時間的流逝而發展。
做到這一點的最好方法之一是研究簇 - 組成並共享相同年齡和組成的恆星組。一個稱為M67的簇吸引了很多關注,因為它包含許多與太陽相似的化學構成的恆星。
就像地震幫助我們研究地球的內部一樣,星震也揭示了恆星表面以下的位置。每個恆星“唱歌”旋律,其內部結構和物理特性決定了頻率。
較大的恆星會產生更深的振動,而較小的恆星在較高的音高下振動。沒有一顆恆星只能發揮一張音符 - 每個恆星都與內部的各種聲音產生了共鳴。
令人驚訝的簽名
關鍵頻率特徵包括所謂的小間距 - 一組共鳴頻率非常近。在諸如太陽之類的年輕恆星中,該簽名可以提供有關恆星在其核心中仍然剩下多少氫的線索。
在紅色巨人中,情況有所不同。這些較舊的恆星已經用來惰性的核心中的所有氫用消耗了所有氫。
但是,氫融合在芯周圍的殼中繼續進行。長期以來,人們認為這些恆星中的小間距幾乎沒有新的信息。
停滯不前的音符
當我們測量M67中恆星的較小間距時,我們驚訝地看到它們揭示了恆星內部融合區域的變化。
隨著燃氣殼的增厚,間距增加。當外殼向內移動時,它們會縮小。
然後我們發現了其他意外的東西:在某個階段,小間距停滯了。這就像一張唱片跳過音符。
我們發現,這種停滯出現在巨星生活的特定階段中 - 當它的外膜,傳輸熱量的“沸騰”層,其深度越來越深,以至於佔恆星質量的80%。在這一點上,信封的內部邊界進入了恆星的高度敏感區域。
這個邊界極為動盪,聲音速度陡峭地越過它 - 陡峭的變化會影響聲波穿過恆星的方式。我們還發現,失速頻率由恆星的質量和化學成分明顯地確定。
這為我們提供了一種在此階段識別星星並以提高精度估算年齡的新方法。
銀河系的歷史
星星就像化石記錄。他們帶有形成的環境的烙印,並研究它們使我們拼湊了我們銀河系的故事。
銀河系通過與較小的星系合併,在不同地區的不同時間形成恆星。整個銀河系的更好的年齡估計有助於我們更詳細地重建這一歷史。
像M67這樣的集群還可以瞥見我們自己的陽光的未來,從而深入了解了它將經歷數十億年的變化。
這一發現為我們提供了一個新的工具,也是一個重新訪問我們已經擁有的數據的新理由。通過從銀河系中多年的地震觀察,我們現在可以回到那些明星並再次“聽”,這次知道要聽什麼。
克勞迪婭·雷耶斯(Claudia Reyes),天文學和天體物理學研究學院博士後研究員,澳大利亞國立大學