新研究揭示恒星内的“隐秘真相”

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不惧过往，不畏将来！05-17 16:52

博士后研究员May Gade Pedersen领导的天文学团队通过观察恒星的内部波研究了巨恒星的内部元素混合。他们发现，恒星的内部混合方式非常多样，且与恒星质量或年龄无明显关系。 

恒星模拟。

天文学家通常将大质量恒星称作“宇宙化学工厂”，它们在壮丽的超新星爆炸中迎来生命的终结，造就了大量元素。对元素核在巨恒星中的混合方式展开研究，对于理解它们在爆炸前的演化有重要影响。然而，对研究巨恒星结构和进化的科学家而言，这也代表着巨大的不确定性。

phys.org网站当地时间5月13日报道，美国加州大学圣芭芭拉分校卡夫立理论物理研究所（KITP@UCSB）博士后研究员May Gade Pedersen领导的天文学团队，通过观测恒星的内部波探索了巨恒星的内部元素混合。他们发现，其混合方式非常多样，且与恒星质量或年龄无明显关系。相关研究成果刊登在《自然·天文学》杂志中。

在恒星生命周期中的大部分时间内，核心深处都发生着氢聚变为氦的反应。然而，大质量恒星的聚变具有高度的中心集中性，因此会生成湍流对流核心。对流（以及旋转等其他过程）有效清除了核心内的氦灰，并以外壳的氢将其取代。因此，恒星寿命比预期长得多。

天文学家认为，恒星的内部混合与内旋转以及对流核心激发的等离子体内部地震波等物理现象有关。这次，科学家采用了星震学方法对相关问题展开探索。星震学是研究、解释恒星振荡的学科，与地震学家用地震技术探测地球内部的方法非常相似。Pedersen说：“恒星振荡研究挑战了我们对恒星结构和进化的认知。它让我们成功探测恒星内部，并与恒星模型预测进行比较。”Pedersen团队利用NASA开普勒任务识别出的B型恒星的振荡情况，首次获取了恒星群的内部混合信息。

缓慢脉动的B型恒星的质量为太阳质量的3~8倍。它们在12小时至5天的时间尺度内膨胀、收缩，亮度变化可达5%。Pedersen指出，B型恒星的振荡模式对近核心条件非常敏感。她说：“我们的样本表明，恒星的内部混合具有多样化特征，部分恒星几乎不存在混合现象，而另一些则显示出超高水平的混合。这种多样性与恒星质量、年龄无关。它主要受到内旋转的影响。星震学研究让天文学家改进了大质量恒星内部混合的理论。”

天文学家观测恒星振荡的精度由观察时间决定。将时间从一晚延长到一年，观测精度可提高上千倍。KITP负责人Lars Bildsten教授说：“Pedersen等人已经展示了星震观测的价值，它为探测恒星内部深层提供了一种全新的思路。我对他们接下来的发现充满期待。”

开普勒太空任务为星震分析提供了最佳数据，B型恒星是望远镜观测到的质量最大的脉动恒星。虽然它们大多数都太小，并未演化为超新星，但它们的内部结构与质量更大的O型恒星相似。Pedersen表示，从B型恒星研究中获得的见解也许有助于揭示O型恒星的内部运转机制。

编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《自然·天文学》

期刊编号：2397-3366

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

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