李志宏
为恒星把脉 精选
2021-10-20 08:43
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为恒星把脉

上文提到,科学家可以通过恒星的流体力学理论,结合原子核的产能速率、能量传输理论可以预测恒星的内部结构和发生在恒星中心的核反应。由于这些推理结果都是发生在恒星内部的情况,无法利用观测到的光谱加以证实,因为人们看到的星光多是从恒星表面发出的。恒星内部的光会受到离子和电子的作用,像广场中的醉汉一样做无规则运动,等它到达恒星表面应该是上万年之后了。那么,如何证实科学家们建立的恒星模型是正确的呢?

 

在地质勘探中有一项技术叫做地震勘探,就是在地上打一个孔把炸药埋进去引爆,通过观测和分析爆炸产生的地震波在地层中的传播情况,从而推断地下岩层的性质和结构形态。地震勘探是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。它是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段,在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面,也得到广泛应用。

 

我们不可能去恒星上打孔、埋炸药,那么能不能利用星震方法来测量恒星的内部结构呢?

答案是肯定的,科学家发现恒星本身就有一些震荡。这些震荡是由于热能转换为脉动引起,它类似热机的工作模式,热在高温处振动被吸收,并且在低温处释放。另外,恒星潮汐力也会对恒星震动有明显影响。科学家可以测量恒星的这些震荡产生的激波,来获取无法被直接观测到的恒星内部结构。

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1. 通过激波测量获取的恒星内部结构信息


这种通过恒星自身的震荡来研究恒星内部结构的方法叫星震学,与老中医通过把脉给人看病类似。从图1所示的分析结果可以看出,利用星震学我们大致可以获取恒星内部的洋葱状结构。恒星振荡的研究能够加深我们对恒星结构和进化的理解。可以通过震荡给出的恒星内部结构,来跟科学家们建立的恒星模型的预测结果进行比较,相互检验来证实预测的正确性。

 

目前,开普勒太空任务提供了大量恒星震荡的最佳数据。通过这些数据的分析,除了可以揭示隐藏在恒星内部的过程之外,还能提供恒星的年龄和质量等信息。


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