星震学:研究天上的“地震”, 了解恒星的“内心”

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  太阳行态与震动示意图。左侧列出太阳分层行态,右侧指出太阳表层 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疑问报告 寻找系外行星,并一齐收获了少许星震学数据。

  天文词典

  说起星震学可能恒星震动,可是人可能会感觉到陌生。即使在天文学专业中,星震学也一种生活另一有一个 很流行的方向。亲戚亲戚一帮人不妨从“地震”结速了了讲起。目前,地理学家对地球实物行态知之甚少,毕竟以当前科技,人类还非要钻入地球深处去直接研究地球实物。而且,地震一些我就闻风丧胆的家伙,却不能让科学家一窥地球实物的秘密。地震会产生地震波,这是一些在地球实物震荡和传播的波。那此地震波穿过不同物质是否有不同的表现。比如说,地震波在不同深层有着不同的传播传输波特率,而横波无法在乙炔固体体中传播。由此,亲戚亲戚一帮人绘制出了地球实物的大体轮廓,即地壳—地幔—地核的分层行态。

  星星上有“地震”,太阳可是例外

  天文学家研究恒星时也遇到了地理学家同样的疑问报告 。英国著名天文学家爱丁顿于1926年出版的《恒星实物行态》中就提出了著名的疑问报告 ,大意为:“亲戚亲戚一帮人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表层 ,亲戚亲戚一帮人如保不能知道恒星实物行态呢?”现在亲戚亲戚一帮人有了答案:天文学家都不能 通过观测在恒星实物传播的震动波,并结合基本物理知识,来推算恒星实物环境。一些和地震学如出一辙的研究土法子就被称作“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,而不像地震一样在另一有一个 很小范围并很短时间内位于。每段震动模式是否自己的震动周期,也会让恒星的亮度位于变化。天文学家通过长时间监测恒星亮度,即可知道恒星是否在震动,以那此模式在震动,从而开展进一步的研究。

  可是恒星是否位于着震动,比如说太阳,研究太阳震动的学科也叫做日震学。太阳表层 的震动模式数以千计,而一些振幅最强的模式,其周期在五分钟左右,这可是著名的“五分钟震荡”。天文学家利用太阳的震动了解了太阳的实物与演化的信息。

  太阳震动主要有一些模式,压力模式和重力模式。压力模式主要位于在太阳比较浅的区域内,并在太阳实物不同深层传播。天文学家通过研究在不同深层传播的震动波,发现太阳在不同深层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折 了太阳的年龄,并发现其与最老的陨石年龄相当。而重力模式目前还位于预言之中,并无广泛接受的观测证据。原因分析分析着是重力模式位于在太阳实物,不能自己在表层 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,星震学要求亲戚亲戚一帮人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、昼夜交替等疑问报告 干扰观测。而且,随着太阳运动,一般的恒星总有大7天 的时间无法观测,可能它们会在白天总出 。

  而5009年发射的开普勒空间望远镜解决了那此疑问报告 。开普勒卫星的主要科学目标是寻找系外行星。它会一齐不间断地观测40万 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每段光的结果。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。

  我就惊喜的是,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什儿 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。还记得在太阳上看非要的重力模式吗?亲戚亲戚一帮人在比太阳稍微热一些的恒星上发现了重力模式,由此研究了恒星内核底下缘的物理性质和自转传输波特率。

  正如地震使地理学家了解地球实物构造一样,恒星震动让天文学家能推算遥远恒星的实物性质。天文学家从而能精确地选折 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亲戚亲戚一帮人去揭开。( 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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