新研究揭示恆星內的“隱秘真相”_風聞

博士後研究員May Gade Pedersen領導的天文學團隊通過觀察恆星的內部波研究了巨恆星的內部元素混合。他們發現，恆星的內部混合方式非常多樣，且與恆星質量或年齡無明顯關係。

恆星模擬。

天文學家通常將大質量恆星稱作“宇宙化學工廠”，它們在壯麗的超新星爆炸中迎來生命的終結，造就了大量元素。對元素核在巨恆星中的混合方式展開研究，對於理解它們在爆炸前的演化有重要影響。然而，對研究巨恆星結構和進化的科學家而言，這也代表着巨大的不確定性。

phys.org網站當地時間5月13日報道，美國加州大學聖芭芭拉分校卡夫立理論物理研究所（KITP@UCSB）博士後研究員May Gade Pedersen領導的天文學團隊，通過觀測恆星的內部波探索了巨恆星的內部元素混合。他們發現，其混合方式非常多樣，且與恆星質量或年齡無明顯關係。相關研究成果刊登在《自然·天文學》雜誌中。

在恆星生命週期中的大部分時間內，核心深處都發生着氫聚變為氦的反應。然而，大質量恆星的聚變具有高度的中心集中性，因此會生成湍流對流核心。對流（以及旋轉等其他過程）有效清除了核心內的氦灰，並以外殼的氫將其取代。因此，恆星壽命比預期長得多。

天文學家認為，恆星的內部混合與內旋轉以及對流核心激發的等離子體內部地震波等物理現象有關。這次，科學家採用了星震學方法對相關問題展開探索。星震學是研究、解釋恆星振盪的學科，與地震學家用地震技術探測地球內部的方法非常相似。Pedersen説：“恆星振盪研究挑戰了我們對恆星結構和進化的認知。它讓我們成功探測恆星內部，並與恆星模型預測進行比較。”Pedersen團隊利用NASA開普勒任務識別出的B型恆星的振盪情況，首次獲取了恆星羣的內部混合信息。

緩慢脈動的B型恆星的質量為太陽質量的3~8倍。它們在12小時至5天的時間尺度內膨脹、收縮，亮度變化可達5%。Pedersen指出，B型恆星的振盪模式對近核心條件非常敏感。她説：“我們的樣本表明，恆星的內部混合具有多樣化特徵，部分恆星幾乎不存在混合現象，而另一些則顯示出超高水平的混合。這種多樣性與恆星質量、年齡無關。它主要受到內旋轉的影響。星震學研究讓天文學家改進了大質量恆星內部混合的理論。”

天文學家觀測恆星振盪的精度由觀察時間決定。將時間從一晚延長到一年，觀測精度可提高上千倍。KITP負責人Lars Bildsten教授説：“Pedersen等人已經展示了星震觀測的價值，它為探測恆星內部深層提供了一種全新的思路。我對他們接下來的發現充滿期待。”

開普勒太空任務為星震分析提供了最佳數據，B型恆星是望遠鏡觀測到的質量最大的脈動恆星。雖然它們大多數都太小，並未演化為超新星，但它們的內部結構與質量更大的O型恆星相似。Pedersen表示，從B型恆星研究中獲得的見解也許有助於揭示O型恆星的內部運轉機制。

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫 

責編：陳之涵

期刊來源：《自然·天文學》

期刊編號：2397-3366

原文連接：

https://phys.org/news/2021-05-reveals-hidden-hearts-large-stars.html

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