Starquakes的“音乐”(由气体破裂引起的巨大振动,这些气体在许多恒星的体内爆发,可以揭示出比科学家想象的更多的有关星星历史和内部工作的信息。
在发表在自然,我们分析了M67恒星簇中众多巨型恒星中星号的频率特征,距离地球将近3,000光年。
利用开普勒太空望远镜的K2任务中的观察,我们很少有机会在恒星的大部分时间里穿越恒星生命周期的巨大阶段。
在这样做时,我们发现,一旦它们的动荡的外层到达了内部深处的敏感区域,这些恒星就会被卡住“演奏相同的曲调”。
这一发现揭示了一种理解恒星历史和整个星系的新方法。
星号的声音
Starquakes发生在大多数恒星(如我们的太阳)中,它们具有冒泡的外层,例如一锅开水。热气体的气泡在表面上升并破裂,使整个恒星的波纹使其以特定方式振动。
我们可以通过寻找恒星亮度的细微差异来检测这些振动,这些振动发生在特定的“谐振频率”下。通过研究一个称为群集的组中每个恒星的频率,我们可以调整为集群的独特“歌曲”。
我们的研究挑战了先前关于巨星中共鸣频率的假设,这表明它们比以前想象的更深入地了解了恒星内饰。此外,我们的研究开辟了新的方法来破译我们的银河系历史。
恒星群的旋律
长期以来,天文学家一直试图了解像我们的太阳这样的恒星如何随着时间的流逝而发展。
做到这一点的最好方法之一是研究簇 - 组成并共享相同年龄和组成的恒星组。一个称为M67的簇吸引了很多关注,因为它包含许多与太阳相似的化学构成的恒星。
就像地震帮助我们研究地球的内部一样,星震也揭示了恒星表面以下的位置。每个恒星“唱歌”旋律,其内部结构和物理特性决定了频率。
较大的恒星会产生更深的振动,而较小的恒星在较高的音高下振动。没有一颗恒星只能发挥一张音符 - 每个恒星都与内部的各种声音产生了共鸣。
令人惊讶的签名
关键频率特征包括所谓的小间距 - 一组共鸣频率非常近。在诸如太阳之类的年轻恒星中,该签名可以提供有关恒星在其核心中仍然剩下多少氢的线索。
在红色巨人中,情况有所不同。这些较旧的恒星已经用来惰性的核心中的所有氢用消耗了所有氢。
但是,氢融合在芯周围的壳中继续进行。长期以来,人们认为这些恒星中的小间距几乎没有新的信息。
停滞不前的音符
当我们测量M67中恒星的较小间距时,我们惊讶地看到它们揭示了恒星内部融合区域的变化。
随着燃气壳的增厚,间距增加。当外壳向内移动时,它们会缩小。
然后我们发现了其他意外的东西:在某个阶段,小间距停滞了。这就像一张唱片跳过音符。
我们发现,这种停滞出现在巨星生活的特定阶段中 - 当它的外膜,传输热量的“沸腾”层,其深度越来越深,以至于占恒星质量的80%。在这一点上,信封的内部边界进入了恒星的高度敏感区域。
这个边界极为动荡,声音速度陡峭地越过它 - 陡峭的变化会影响声波穿过恒星的方式。我们还发现,失速频率由恒星的质量和化学成分明显地确定。
这为我们提供了一种在此阶段识别星星并以提高精度估算年龄的新方法。
银河系的历史
星星就像化石记录。他们带有形成的环境的烙印,并研究它们使我们拼凑了我们银河系的故事。
银河系通过与较小的星系合并,在不同地区的不同时间形成恒星。整个银河系的更好的年龄估计有助于我们更详细地重建这一历史。
像M67这样的集群还可以瞥见我们自己的阳光的未来,从而深入了解了它将经历数十亿年的变化。
这一发现为我们提供了一个新的工具,也是一个重新访问我们已经拥有的数据的新理由。通过从银河系中多年的地震观察,我们现在可以回到那些明星并再次“听”,这次知道要听什么。
克劳迪娅·雷耶斯(Claudia Reyes),天文学和天体物理学研究学院博士后研究员,澳大利亚国立大学