• <track id="6sua3"></track>

  • <menuitem id="6sua3"></menuitem>
  • <menuitem id="6sua3"></menuitem>

    <progress id="6sua3"><bdo id="6sua3"></bdo></progress>
    <samp id="6sua3"></samp>

        1. <samp id="6sua3"></samp>

            星震學:研究天上的“地震”, 了解恒星的“內心”

            2019-12-31 04:00:09     來源:科技日報

            太陽結構與震動示意圖。左側列出太陽分層結構,右側指出太陽表面的壓力模式和內核的重力模式震動。 圖片來源:歐洲南方天文臺

            開普勒衛星通過觀測行星在恒星前方穿過的現象尋找系外行星,并同時收獲了大量星震學數據。

            天文詞典

            說起星震學或者恒星震動,很多人可能會感覺到陌生。即使在天文學專業中,星震學也并不是一個很流行的方向。我們不妨從“地震”開始講起。目前,地理學家對地球內部結構知之甚少,畢竟以當前科技,人類還不能鉆入地球深處去直接研究地球內部。但是,地震這個讓人聞風喪膽的家伙,卻能夠讓科學家一窺地球內部的秘密。地震會產生地震波,這是一種在地球內部震蕩和傳播的波。這些地震波穿過不同物質時會有不同的表現。比如說,地震波在不同深度有著不同的傳播速度,而橫波無法在液體中傳播。由此,人們繪制出了地球內部的大體輪廓,即地殼―地幔―地核的分層結構。

            星星上有“地震”,太陽也不例外

            天文學家研究恒星時也遇到了地理學家同樣的難題。英國著名天文學家愛丁頓于1926年出版的《恒星內部結構》中就提出了著名的問題,大意為:“我們望遠鏡的視線能穿過數十億光年的空間,但無法穿透恒星熾熱的表面,我們如何才能知道恒星內部結構呢?”現在我們有了答案:天文學家可以通過觀測在恒星內部傳播的震動波,并結合基本物理知識,來推算恒星內部環境。這種和地震學如出一轍的研究方法就被稱作“星震學”。

            恒星有著幾種震動模式。恒星震動一般是指全球的長時間的震動,而不像地震一樣在一個很小范圍并很短時間內發生。每種震動模式都有自己的震動周期,也會讓恒星的亮度發生變化。天文學家通過長時間監測恒星亮度,即可知道恒星是否在震動,以什么模式在震動,從而開展進一步的研究。

            很多恒星都在發生著震動,比如說太陽,研究太陽震動的學科也叫做日震學。太陽表面的震動模式數以千計,而一些振幅最強的模式,其周期在五分鐘左右,這就是著名的“五分鐘震蕩”。天文學家利用太陽的震動了解了太陽的內部與演化的信息。

            太陽震動主要有兩種模式,壓力模式和重力模式。壓力模式主要發生在太陽比較淺的區域內,并在太陽內部不同深度傳播。天文學家通過研究在不同深度傳播的震動波,發現太陽在不同深度和不同緯度處的自轉是不同的。這被稱作較差自轉,對太陽磁場和活動具有決定性作用。天文學家還利用日震學確定了太陽的年齡,并發現其與最老的隕石年齡相當。而重力模式目前還處在預言之中,并無廣泛接受的觀測證據。原因是重力模式發生在太陽內部,很難在表面觀測到。

            地球上“看不清”,到太空去看“地震”

            為了更好地分辨恒星震動的模式和頻率,星震學要求人們長時間不間斷地監測某顆恒星的亮度。然而,這對于地面觀測基本是不可能的,因為地面上總會有陰天下雨、晝夜交替等現象干擾觀測。并且,隨著太陽運動,一般的恒星總有大半年的時間無法觀測,因為它們會在白天出現。

            而2009年發射的開普勒空間望遠鏡解決了這些問題。開普勒衛星的主要科學目標是尋找系外行星。它會同時不間斷地觀測10萬顆恒星的亮度,并尋找它們亮度忽然變暗的信號――這是行星通過恒星前方時遮擋了一部分光的結果。空間觀測也避開了大氣層和太陽月球的干擾,從而大幅提高了數據質量。

            讓人驚喜的是,開普勒衛星的觀測數據正好也符合星震學的研究要求。目前開普勒衛星已經“退休”,它一共收集了長達4年幾乎不間斷的恒星亮度數據。這極大推動了星震學的研究工作。這些年星震學收獲頗豐,如開普勒衛星觀測了約一萬五千顆和太陽震動相似的恒星,從而讓科學家能精確地測量恒星的質量、半徑、年齡等參數,進而精確推斷其系外行星的參數。還記得在太陽上看不到的重力模式嗎?人們在比太陽稍微熱一點的恒星上發現了重力模式,由此研究了恒星內核上邊緣的物理性質和自轉速度。

            正如地震使地理學家了解地球內部構造一樣,恒星震動讓天文學家能推算遙遠恒星的內部性質。天文學家從而能精確地確定恒星的質量、半徑、自轉和演化階段等參數,也能進一步地發展恒星物理的知識。隨著如開普勒太空望遠鏡等一系列空間望遠鏡的升空,星震學迎來了其發展的黃金時代,更多關于恒星的秘密等著人們去揭開。(作者系澳大利亞悉尼大學物理學院博士生)

            (責任編輯: HN666)

            科技新聞傳播、科技知識普及 - 中國科技新聞網
            關注微信公眾號(kjxw001)及微博(中國科技新聞網)
            微信公眾號
            微博

            免責聲明

            中國科技新聞網登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其描述。文章內容僅供參考,不構成投資建議。投資者據此操作,風險自擔。


            推薦閱讀
            已加載全部內容
            點擊加載更多
            www.97sese.com.