星震学:研究天上的“地震”, 了解恒星的“内心”

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  太阳特征与震动示意图。左侧列出太阳分层特征,右侧指出太阳下皮 的压力模式和内核的重力模式震动。

  图片来源:欧洲南方天文台

  开普勒卫星通过观测行星在恒星前方穿过的大难题寻找系外行星,并一起收获了小量星震学数据。

  天文词典

  说起星震学可能恒星震动,而是人可能会感觉到陌生。即使在天文学专业中,星震学也并全部时会有两个 很流行的方向。大伙不妨从“地震”现在开使讲起。目前,地理学家对地球内部管理特征知之甚少,毕竟以当前科技,人类还只能钻入地球深处去直接研究地球内部管理。而是,地震你这个 你要闻风丧胆的家伙,却不能让科学家一窥地球内部管理的秘密。地震会产生地震波,这是本身在地球内部管理震荡和传播的波。那此地震波穿过不同物质时会有不同的表现。比如说,地震波在不同高度有着不同的传播传输速率,而横波无法在气体中传播。由此,大伙绘制出了地球内部管理的大体轮廓,即地壳—地幔—地核的分层特征。

  星星上有“地震”,太阳而是例外

  天文学家研究恒星时也遇到了地理学家同样的大难题。英国著名天文学家爱丁顿于1926年出版的《恒星内部管理特征》中就提出了著名的大难题,大意为:“大伙望远镜的视线能穿过数十亿光年的空间,但无法穿透恒星炽热的下皮 ,大伙怎样才可否知道恒星内部管理特征呢?”现在大伙有了答案:天文学家都不能通过观测在恒星内部管理传播的震动波,并结合基本物理知识,来推算恒星内部管理环境。你这个 和地震学如出一辙的研究办法 就被称作“星震学”。

  恒星有着几种震动模式。恒星震动一般是指全球的长时间的震动,而不像地震一样在有两个 很小范围并很短时间内存在。主次震动模式全部时会被委托人的震动周期,也会让恒星的亮度存在变化。天文学家通过长时间监测恒星亮度,即可知道恒星否有在震动,以那此模式在震动,从而开展进一步的研究。

  而是恒星全部时会存在着震动,比如说太阳,研究太阳震动的学科也叫做日震学。太阳下皮 的震动模式数以千计,而而是振幅最强的模式,其周期在五分钟左右,这而是著名的“五分钟震荡”。天文学家利用太阳的震动了解了太阳的内部管理与演化的信息。

  太阳震动主要有本身模式,压力模式和重力模式。压力模式主要存在在太阳比较浅的区域内,并在太阳内部管理不同高度传播。天文学家通过研究在不同高度传播的震动波,发现太阳在不同高度和不同纬度处的自转是不同的。这被称作较差自转,对太阳磁场和活动具有决定性作用。天文学家还利用日震学选则 了太阳的年龄,并发现其与最老的陨石年龄相当。而重力模式目前还存在预言之中,并无广泛接受的观测证据。原应 是重力模式存在在太阳内部管理,好难在下皮 观测到。

  地球上“看不清”,到太空去看“地震”

  为了更好地分辨恒星震动的模式和频率,星震学要求大伙长时间不间断地监测某颗恒星的亮度。然而,这对于地面观测基本是可能的,可能地面上总会有阴天下雨、昼夜交替等大难题干扰观测。而是,随着太阳运动,一般的恒星总有大四天的时间无法观测,可能它们会在白天出现。

  而309年发射的开普勒空间望远镜除理了那此大难题。开普勒卫星的主要科学目标是寻找系外行星。它会一起不间断地观测十五万颗恒星的亮度,并寻找它们亮度忽然变暗的信号——这是行星通过恒星前方时遮挡了一主次光的结果。空间观测也避开了大气层和太阳月球的干扰,从而大幅提高了数据质量。

  你要惊喜的是,开普勒卫星的观测数据正好也符合星震学的研究要求。目前开普勒卫星可能“退休”,它一共派发了长达4年几乎不间断的恒星亮度数据。这极大推动了星震学的研究工作。那此年星震学收获颇丰,如开普勒卫星观测了约一万五千颗和太阳震动同类的恒星,从而让科学家能精确地测量恒星的质量、半径、年龄等参数,进而精确推断其系外行星的参数。还记得在太阳上看只能的重力模式吗?大伙在比太阳稍微热而是的恒星上发现了重力模式,由此研究了恒星内核后边缘的物理性质和自转传输速率。

  正如地震使地理学家了解地球内部管理构造一样,恒星震动让天文学家能推算遥远恒星的内部管理性质。天文学家从而能精确地选则 恒星的质量、半径、自转和演化阶段等参数,不能进一步地发展恒星物理的知识。随着如开普勒太空望远镜等一系列空间望远镜的升空,星震学迎来了其发展的黄金时代,更多关于恒星的秘密等着大伙去揭开。( 李 刚 作者系澳大利亚悉尼大学物理学院博士生)

[ 责编:武玥彤 ]

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