星震學領域大突破 TESS 衛星「聽」恆星脈動測出恆星年齡

[peter]

https://technews.tw/2020/05/14/delta-scuti-star-tess-hd-3190-asteroseismology-pulsate/

好比醫生可以用聽診器聽出身體內部發生什麼問題，天文學家現在也能透過聆聽恆星的「脈動」來確定恆星的年齡、溫度、成分、內部結構等各種特性，此次功臣為 NASA 的凌日系外行星巡天衛星（TESS）。

恆星脈動就像恆星的呼吸，內部頻率不同的聲波會引起恆星外層膨脹收縮以保持平衡，並導致恆星亮度發生變化，實際上，一顆恆星能表現出多種脈動模式並引發亮度的微小波動，天文學家可藉此解開恆星的年齡、溫度、組成成分、內部結構等特性，天文學這一分支被稱為星震學（Asteroseismology）。

而在南天盾牌座中，有一顆名為「天弁二」（Delta Scuti）的矮造父變星、盾牌座 δ 型變星（delta Scuti star），質量是太陽質量 1.5～2.5 倍，與地球距離約 202 光年，天文學家至今已發現數千顆這種矮造父變星，但令人沮喪的是，這類恆星脈動模式至今尚無定論。

以天弁二來說，它的旋轉速度比太陽快 10 幾倍（每天旋轉 1～2 次），導致脈動訊號變得混亂難以解碼，新研究主要作者、澳洲雪梨大學天文學教授 Tim Bedding 解釋，如果用音樂做比喻，則多數恆星脈動的曲調就像簡單和弦，但矮造父變星的脈動聽起來就像一隻貓走在琴鍵上一樣雜亂無章不成調。

為了確定矮造父變星的混沌脈動是否也存在秩序，天文學家需要觀測大量相關恆星並快速採樣，現在，歸功於 NASA 凌日系外行星巡天衛星（TESS）每 2 分鐘就拍下幾千個目標恆星的快照，天文學家現在終於解碼矮造父變星脈動模式。此次清楚鑑定出的矮造父變星有 60 顆，其中一顆名為 HD 3190 恆星，研究團隊確認其年齡僅 1.2 億歲，解決過去有關 HD 3190 年齡可能高達 10 億歲的長期爭論，TESS 衛星不僅接替克卜勒太空望遠鏡成為新一代系外行星搜捕員，還在星震學領域帶來突破。

前陣子，TESS 衛星也才發現了史上第一顆「僅單側脈動」的水滴型恆星 HD74423，天文學家們都相當期待 TESS 衛星之後更多傑出表現。新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

 =>  「僅單側脈動」的水滴型恆星 HD74423
  http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=33716.0

[peter]

https://www.cnbeta.com/articles/science/979299.htm

Delta Scuti恒星神秘脉动


Delta Scuti恒星的震动方式颇为有趣，它们的模式已经挑战了科学家的理解。悉尼大学天文学教授Tim Bedding介绍称：“用音乐做个比喻，许多恒星沿着简单的和弦跳动，但Delta Scuti恒星却很复杂，其音符似乎杂乱无章。TESS已经告诉我们，并不是所有都这样。”

科学家们正在利用一些地质学家在研究地震地震波过程中了解地球内部结果时会使用的技术。他们将同样的原理应用道恒星的内部，在一个叫做星震学的领域研究恒星的脉动。声波则可以以随深度变化的速度穿过恒星内部。在恒星的表面，波会跟脉动模式相结合。

天文学家可以通过探测这些模式来了解亮度的微小波动并利用它们来确定恒星的年龄、温度、成分、内部结构和其他属性。Delta Scuti恒星的质量是太阳的1.5到2.5倍，它们的同名恒星位于南方的Scutum星座，肉眼可见。

通常情况下，科学家很难解释恒星的脉动。恒星每天旋转一到两次，至少比太阳快十几倍。TESS可以连续27天监控大片太空，每30分钟用四个摄像头拍摄一次照片。然而由于每30分钟的曝光速度太慢、无法捕捉到脉冲，所以TESS还会每两分钟拍摄一次Delta Scuti的影像以捕捉到发生的变化。通过这些影像，科学家们发现了Delta Scuti的一个子集，它具有规律的脉动模式。

研究人员在知道了要寻找什么之后在开普勒数据中寻找其他例子，最后他们确定了60颗具有清晰模式的Delta Scuti恒星。这一突破使得科学家们能理解这种恒星并将其跟模型进行比较，而这是他们此前从未能做到的。