美国宇航局的苔丝调成红色巨星的全天空“交响曲”

利用美国宇航局凌日系外行星勘测卫星(TESS) 的观测结果,天文学家已经发现了前所未有的遍布整个天空的脉动红巨星集合(www.55663.net)。这些恒星的节奏来自内部声波,为我们银河系附近的交响乐探索提供了开场和弦。

TESS 主要寻找太阳系以外的世界,也称为系外行星。但它对恒星亮度的灵敏测量使 TESS 成为研究恒星振荡的理想选择,这一研究领域被称为星震学。

“我们的初步结果,使用 TESS 前两年的恒星测量,表明我们可以精确地确定这些振荡巨星的质量和大小,随着 TESS 的发展,这种情况只会有所改善,”该大学的NASA 哈勃研究员Marc Hon 说夏威夷檀香山。“这里真正无与伦比的是,TESS 的广泛覆盖范围使我们能够在几乎整个天空中均匀地进行这些测量。”

此可视化显示了 NASA 的凌日系外行星勘测卫星发现的振荡红巨星(彩色圆点)的新样本。颜色映射到任务前两年观察到的每条 24 x 96 度的天空带。然后,根据 ESA(欧洲航天局)的 Gaia 任务确定的距离,视图会发生变化,以显示这些恒星在我们银河系中的位置。该比例尺以千秒差距显示距离,每个距离等于 3,260 光年,距离太阳近 20,000 光年。

Hon 在第二届 TESS 科学会议上介绍了这项研究,这是一次由麻省理工学院支持的活动- 于 8 月 2 日至 6 日举行 - 科学家们在会上讨论了任务的各个方面。《天体物理学杂志》已经接受了一篇由 Hon 领导的描述这些发现的论文。

声波穿过任何物体——吉他弦、风琴管或地球和太阳的内部——都可以反射和相互作用,增强一些波并抵消其他波。这会导致称为驻波的有序运动,从而在乐器中产生音调。

就在像太阳这样的恒星表面之下,热气体上升、冷却、然后下沉,在那里它再次加热,就像热炉上的一锅开水。这种运动会产生压力变化波——声波——相互作用,最终驱动稳定振荡,持续几分钟,产生微妙的亮度变化。对于太阳来说,这些变化相当于百万分之几。质量与太阳相似的巨星脉动要慢得多,相应的亮度变化可以大数百倍。

在1960 年代首次观察到太阳中的振荡。由法国领导的对流、自转和行星凌日(CoRoT) 太空望远镜于 2006 年至 2013 年运行,在数千颗恒星中检测到类似太阳的振荡。美国宇航局的开普勒和 K2 任务在 2009 年至 2018 年期间对天空进行了调查,发现数以万计的震荡巨人。现在 TESS 将这个数字又扩大了 10 倍。

“有了这么大的样本,可能只有 1% 的时间出现的巨星变得非常普遍,”合著者、夏威夷大学哈勃研究员杰米·塔亚 (Jamie Tayar) 说。“现在我们可以开始考虑寻找更罕见的例子。”

大提琴和小提琴之间的物理差异产生了它们独特的声音。同样,天文学家观察到的恒星振荡取决于每颗恒星的内部结构、质量和大小。这意味着星震学可以帮助确定大量恒星的基本特性,其精度是其他任何方式都无法实现的。

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