涟漪状等离子波可能导致大质量恒星“闪烁”

科学家们开发了一种新模型来预测“重力波”可能在多大程度上改变恒星的亮度

A group of stars at NGC 2070's center, known as R136, in near-infrared light just a bit too red for humans to see.

大质量恒星湍流的核心会产生扰动,可能导致恒星亮度闪烁。

当您在夜空中仰望一颗又大又亮的星星时,您看到的熟悉的“闪烁”现象来自于星星的光线蜿蜒穿过地球湍流的大气层。但是,如果您可以跃迁到超空间并直接访问那颗恒星,您可能会目睹另一种闪烁。

就像炉灶上沸水的冒泡翻腾一样,热物质可以大质量恒星的核心中旋转。一个国际科学家团队的一项新模拟显示,由这些对流引起的扰动如何微妙地改变恒星的光芒。

悉尼大学的天文学家梅·加德·彼得森说:“恒星内部的波就像您在海洋中看到的波浪。所以如果你向水中扔一块石头,你会看到它产生远离你扔石头的地方的波浪。”


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恒星内部的对流可以充当这块谚语中的石头,因为热量总是向上升。在地球上,当您煮一壶水时,液体会冒泡上升,这是由下方升起的热量驱动的。同样,在恒星的核心中,热量可以将大量的等离子体向上推出,然后撞击核心的周边。

这种巨大的冲突以所谓的重力波的形式在恒星中回荡。不要与引力波混淆,它们是遥远的天体物理学表亲,对流驱动的重力波很容易在大质量恒星动荡的核心内爆发,引发改变全局亮度的振荡,从而赋予其自身微妙的“闪烁”。最近发表在《自然·天文学》上的研究对恒星重力波的模拟展示了一种新模型,用于预测恒星应该产生多少相应的“闪烁”。

天文学家长期以来都在努力研究大质量恒星被遮蔽的核心。研究合著者埃文·安德斯说,更好地理解内部重力波可以提供关于它们在其中反弹的恒星的关键信息。

西北大学跨学科探索与天体物理学研究中心的的天文学家安德斯说:“如果我们能够测量这些波,我们就可以非常精确地判断核心有多大,它处于恒星生命的哪个阶段……或者它将留下多大的黑洞。” “它会传播到关于大恒星以及我们试图在那里弄清楚的一切。”

纽约市熨斗研究所的天文学家颜飞江(未参与这项研究)说,仅通过恒星的基本表面特征(恒星黑子、整体亮度、大小)来研究恒星,就像医生仅仅通过观察病人来诊断病情一样。粗略的视觉检查不一定能揭示某人身体内部实际发生的情况——这就是 X 射线和核磁共振成像机器的用途。天文学家以类似的方式使用重力波:探测恒星的隐藏深度并了解其内部结构。

实证验证该研究的假设并非易事,但安德斯表示,诸如美国宇航局的凌日系外行星巡天卫星之类的望远镜可以提供有用的观测结果。他还希望在较小的恒星上测试该模型,这些恒星可能会表现出类似但较弱的重力波,以期开发一种更通用的方法,适用于探测更广泛的恒星内部。不过,下一步是进一步充实模拟,以更好地模拟大质量恒星,即使总是存在局限性。

安德斯说:“当我们运行这些模拟时,必须做出一些让步。” “你不可能真正运行一颗恒星。”

然而,重力波并非恒星变异性的唯一来源,这项研究可能解决了天文学家之间关于此类波在多大程度上真正有助于恒星亮度更大图景的争论。除了这些波之外,表面水平的动荡也会调整大质量恒星的光芒。一些天文学家怀疑重力波也会产生这种单独的扰动,但该研究表明,这些现象以完全不同的频率表现出来,这意味着重力波不太可能是罪魁祸首。

天文学家仍然不确定是什么原因导致了这种更表面的效应。但是,将它的影响与重力波的影响区分开来,可以进一步完善他们对大质量恒星结构和行为的仍然不完整的理解。尽管这些发现仍然只是来自模型,但彼得森对恒星的闪烁可以揭示如此多的信息感到兴奋。

她说:“我发现天文学真正令人着迷的是,我们仅通过研究恒星的光就可以学到很多东西。” “因为这就是我们真正拥有的一切。”

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