“脉动星”的心跳

来源：牧夫天文

“脉动星”的心跳

文章来源：University of Sydney

原作：University of Sydney

编译：艾宇熙

校译：牧夫天文校对组

编排：王璞

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接：

https://phys.org/news/2020-05-mysterious-delta-scuti-stars-surrender.html

动画的静止图像，显示了δ型变星的脉动

图片来源 University of Sydney

近期，天文学家首次通过监测恒星的“心跳”找到了一类具有规律变化的恒星。这些恒星现在仍然充满了谜团。这项研究发表在《自然》杂志上。

“起初，我们无法准确分析这些脉动星的变化，信号的噪音太多了。”论文第一作者、悉尼大学教授Tim Bedding说，“真是一团糟，就像猫在钢琴上行走产生的‘音乐’一样。”

该项目的国际团队使用了来自NASA凌星系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS）的数据。这批数据记录了数千颗恒星的亮度随时间的变化，天文学家们从中发现了60颗亮度波动有规律的恒星。

“来自NASA TESS任务的这批数据非常精确，我们可以除去信号中的噪声，从而探测到变化中的结构，就像聆听钢琴的美妙和弦。”Bedding教授说。

研究中所涉及的中等大小恒星——约1.5-2.5倍太阳质量——被称为盾牌座δ型变星（或矮造父变星，顾名思义，名称来自于盾牌座的一颗变星）。从前，天文学家们探测到过这类恒星的许多变化，但都不足以发现其中的规律。这次澳大利亚团队报告了60颗距我们60-1400光年的盾牌座δ型变星的规律变化，这对于理解恒星内部发生的变化甚为关键。“这些脉动的模式将我们引向了研究恒星质量、年龄和内部结构的新道路。”Bedding教授说。

编号为HD 31901的盾牌座δ型变星的“脉动”模拟，加速2646倍（24小时的光度数据压缩至33秒)

图片来源 Chris Boshuizen博士、Simon Murphy博士和Tim Bedding教授

一颗盾牌座δ型变星的脉动。恒星内部不同频率的波导致了恒星规律性膨胀和收缩，亮度也随之变化。由于这颗恒星旋转很快，它呈现为椭球形。

图片来源 NASA戈达德太空飞行中心

恒星的内部情况一度是个科学的谜团。在过去几十年里，天文学家们探测到一系列恒星的振荡，从而逐渐理解了恒星的结构。他们通过精确测量恒星的亮度变化来描述恒星的脉动。随着数据的积累，我们逐渐发现了数据错综复杂的模式，这些模式为我们揭示了恒星内部核反应的一些信息，这个研究分支被称为“星震学”。通过研究遥远恒星的内部变化规律，科学家们可以把这些规律应用在我们的太阳上，从而理解太阳黑子、耀斑的形成，以及太阳内部的反应。而在对于太阳本身的研究中，我们可以精确测得其温度、化学组成甚至产生的中微子，这些信息对于暗物质探测又很重要。

“星震学是研究各类恒星的一个重要工具。”Bedding教授说，“不少恒星研究借助星震学取得了丰硕成果，包括低质量类太阳星、红巨星、大质量恒星和白矮星。”

“而盾牌座δ型变星已经成为了下一个让我们困惑的目标。”

聆听HD 31901的“心跳”，视频将27天内观测的55个脉动周期加速了54000倍

图片来源 NASA戈达德太空飞行中心；悉尼大学的Simon Murphy博士

论文的共同作者Isabel Colman也是一名悉尼大学的博士生。她告诉我们：“我认为使用星震学的研究方法探究恒星内部的规律是一件很棒的事。在澳大利亚肉眼可见的绘架座β星距离我们只有60光年，是我们寻找系外行星的宿主恒星之一。我们对于星震学的研究越透彻，就越了解恒星对其行星的潜在作用。”

Bedding教授表示，这项关于中等质量恒星的研究将大大推动星震学的研究。例如，我们可以利用已知信息测定年轻移动星群、星团和星流的年龄。“我们研究中的这些恒星都很年轻，它们中有一些倾向于结成疏散群体一起移动——它们的‘社交隔离’做得可不好。”Bedding教授说。

George Ricker博士在麻省理工大学科维理天体物理与空间研究所工作，他也是NASA凌星系外行星巡天卫星（TESS）项目的首席研究员。他说：“我们很高兴TESS项目的数据能被全世界的天文学家们共享，加深我们对恒星演化的理解。Tim Bedding团队的这篇新论文着实令人激动，为我们理解这类恒星打开了新视野。”

责任编辑：艾宇熙

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