新南威爾士大學(xué)悉尼分校的一組研究人員解密了恒星的“聲音”，以更好地了解它們的年齡、質(zhì)量和進(jìn)化階段。通過監(jiān)聽M67星團(tuán)（該星團(tuán)包含27顆誕生于40億年前的恒星）中的恒星振蕩，他們追蹤了恒星的演化過程以及太陽的未來發(fā)展。利用NASA開普勒K2任務(wù)的數(shù)據(jù)，他們探測到了類似恒星指紋的頻率模式，這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了恒星的奧秘，還有助于解讀銀河系的歷史，甚至推測可能存在適宜生命存在的行星。
新南威爾士大學(xué)悉尼分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究揭示了距離我們2700光年的一組恒星如何通過它們發(fā)出的“聲音”揭示其生命階段。這些恒星振動(dòng)，即望遠(yuǎn)鏡可探測到的細(xì)微振蕩，為了解恒星如何隨時(shí)間變化提供了線索。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于天文學(xué)家更好地繪制銀河系和其他星系的歷史，加深我們對(duì)恒星演化的理解。
這項(xiàng)研究于4月2日發(fā)表在《自然》雜志上，由克勞迪婭·雷耶斯博士在新南威爾士大學(xué)物理學(xué)院攻讀博士學(xué)位期間領(lǐng)導(dǎo)。她研究了M67星團(tuán)內(nèi)的27顆恒星，該星團(tuán)約40億年前均由同一團(tuán)氣體云形成。
由于 M67 中的恒星具有幾乎相同的化學(xué)成分，但質(zhì)量不同，因此它們?yōu)檠芯亢阈窃陬愃茥l件下如何演化提供了難得的機(jī)會(huì)。
“當(dāng)我們研究星團(tuán)中的恒星時(shí)，我們可以看到它們個(gè)體演化的整個(gè)序列，”雷耶斯博士說。
雖然這些恒星年齡相同，但它們的質(zhì)量不同，這意味著它們的衰老速度也不同。M67 尤其珍貴，因?yàn)樗艘幌盗芯扌牵簭捏w型較小、演化程度較低的亞巨星，到接近生命周期末期的大型紅巨星。
這項(xiàng)研究也為我們進(jìn)一步了解我們自己的恒星 - 太陽隨著其體積增大、年齡增長將會(huì)如何變化開辟了道路。雷耶斯博士說，這是因?yàn)椤疤栒Q生于一個(gè)與我們研究的星團(tuán)類似的星團(tuán)中”。
如此詳細(xì)地觀察單個(gè)星團(tuán)內(nèi)如此廣泛的恒星演化范圍是前所未有的。
“這是我們第一次真正研究如此長的進(jìn)化序列，就像我們?cè)谶@個(gè)集群中所做的那樣，”新南威爾士大學(xué)物理學(xué)院的合著者丹尼斯·斯特洛教授說。“驗(yàn)證恒星的年齡是天文學(xué)中最困難的事情之一，因?yàn)楹阈堑哪挲g不會(huì)通過其表面顯示出來。內(nèi)部發(fā)生的事情表明它有多古老?！?/p>
由于 M67 星團(tuán)中的恒星與我們的太陽年齡和組成相似，它們可以為我們了解太陽系的過去和形成以及太陽演化后的未來提供參考。
“幾乎所有恒星最初都是以星團(tuán)的形式形成的，”斯特洛教授說道，“它們基本上是由數(shù)百到數(shù)千顆恒星組成的大家族，誕生于一團(tuán)巨大的氣體云。通常，它們會(huì)慢慢分散成隨機(jī)的恒星。但其中一些仍然在星團(tuán)內(nèi)。當(dāng)你仰望天空時(shí)，你可以看到它們，它們聚集在一起，形成了許多恒星，它們?nèi)匀痪o密相連，就像我們?cè)谶@里研究的星團(tuán)一樣?！?/p>
這項(xiàng)研究使我們能夠根據(jù)恒星的振蕩頻率精確測定其年齡和質(zhì)量。任何恒星“環(huán)”的頻率都取決于其內(nèi)部物質(zhì)的物理特性，這為其密度、溫度和年齡提供了線索。
這是研究人員首次能夠探究恒星群的“響聲”，以進(jìn)一步了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。他們使用開普勒K2任務(wù)作為主要的觀察方式，或者說“聆聽”。
“這個(gè)過程就像聽管弦樂隊(duì)演奏，并根據(jù)聲音識(shí)別樂器。樂器振動(dòng)或響鈴的頻率取決于聲音傳播的物質(zhì)的物理特性。星星也一樣。你可以根據(jù)星星的響聲來‘聽到’它的聲音。我們可以看到聲音的振動(dòng)或振動(dòng)的效果，就像你可以看到小提琴弦的振動(dòng)一樣?！?/p>
最大的恒星發(fā)出的聲音最深沉。小的恒星發(fā)出的聲音則高亢。而且，沒有哪顆恒星會(huì)同時(shí)發(fā)出單一的音符——每顆恒星都涵蓋了來自其內(nèi)部的交響樂。
當(dāng)然，這不是真正意義上的聲音，聲音以能量波的形式存在，是一種振動(dòng)，在粒子間傳播——無論是固體、液體還是氣體。但在太空中，沒有粒子，也就沒有聲音。每顆恒星都像一個(gè)呼吸的氣體球——冷卻和加熱——亮度略有變化。
他說：“我們觀察并測量這些亮度的波動(dòng)，以測量聲音頻率。”
隨著恒星逐漸成熟為紅巨星，它們的頻率會(huì)發(fā)生變化，行為也會(huì)有所不同。這些變化可以追蹤它們的演化。恒星所“扮演”的眾多節(jié)點(diǎn)之間的頻率差異可以提供有關(guān)恒星內(nèi)部特性的線索。通過研究 M67 疏散星團(tuán)中的 27 顆恒星，研究人員首次觀察到巨恒星中小頻率差異和大頻率差異之間的關(guān)系，現(xiàn)在可以將其應(yīng)用于單個(gè)恒星。
為了更好地了解星系的形成和演化，科學(xué)家需要了解包括恒星在內(nèi)的所有星系組成部分的年齡。
雷耶斯博士表示，這項(xiàng)研究將有助于準(zhǔn)確識(shí)別銀河系中恒星的質(zhì)量和年齡——這是目前尚未實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。這對(duì)于了解擁有行星的恒星也很重要，因?yàn)楹阈堑奶匦詫?duì)于維持這些星球上的生命至關(guān)重要。
斯特洛教授表示，在模擬太陽未來演化時(shí)，頻率特征也非常重要。他說：“這項(xiàng)研究使我們能夠探索恒星內(nèi)部發(fā)生的基本物理現(xiàn)象，深入其內(nèi)部，以及在這些極端條件下發(fā)生的基本物理現(xiàn)象。這是我們?nèi)栽谂鉀Q的問題。對(duì)我們來說，建立可信的演化模型至關(guān)重要，這樣我們才能預(yù)測太陽以及其他恒星隨著年齡增長會(huì)發(fā)生什么。通過頻率指紋直接觀察恒星的演化階段，使我們能夠更加確定我們放入模型中的‘成分’?！?/p>
編譯自/ScitechDaily
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