2022-11-23 18:19:09

明星还记得他们的过去吗?研究揭示了恒星演化的旧理论

中心的年轻恒星位于分子云中,被圆盘所包裹。在其生命的最初阶段,恒星通过磁场吸引了大量的物质,例如,磁场在湍流中不断混合。这颗年轻恒星的内部充满了脉动。信贷:米里亚凯斯

一颗恒星的“童年”塑造了它们的恒星演化。

从新生儿到青少年,“年轻时期”的恒星构成了重大的科学挑战。由于恒星形成过程的复杂性,在理论模型中对其进行模拟具有极大的挑战性。观测恒星的振荡是了解恒星年龄、结构或形成的少数方法之一。

Konstanze Zwintz说:“类似于借助地震学对地球内部的探索,我们也可以对它们的内部结构做出声明,从而根据它们的振动来确定恒星的年龄。”

Zwintz被认为是星震学这一年轻领域的先驱,他是因斯布鲁克大学天体与粒子物理研究所“恒星演化与星震学”研究小组的负责人。

根据20世纪50年代以来应用的经典模型,蓝线显示了一颗恒星在过渡到主序之前的演化(蓝点)。白线代表了托马斯·斯坦德尔新模型的真实表现——恒星从婴儿期到青少年时期的“狂野”岁月,从图中从右到左的演变过程。信贷:托马斯Steindl

由于TESS、开普勒和詹姆斯·韦伯等太空望远镜进行精确观测的能力不断提高,近年来对恒星振荡的研究取得了长足的进展。这些进展也为几十年前的恒星演化理论提供了新的解释。

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只要恒星还没有在其核心将氢转化为氦,它们就被称为“孩子”。在这个阶段,它们属于前主序列;在点火后,它们就会变成成虫,然后进入主序列。

“到目前为止,关于恒星的研究主要集中在成年恒星上——比如我们的太阳,”康斯坦兹·兹温茨研究小组的成员、该研究的主要作者托马斯·斯坦德尔说。

“尽管乍一看这听起来违反直觉,但到目前为止,很少有人关注前主序列的演化,因为该阶段非常动荡,很难建模。只有近年来的技术进步,才能让我们更近距离地观察恒星的婴儿期——也就是恒星开始将氢聚变为氦的那一刻。”

在他们目前的研究中,两位因斯布鲁克大学的研究人员现在提出了一个模型,可以用来真实地描绘恒星生命的早期阶段,早在它们成为成年人之前。该模型基于开源的恒星演化程序MESA(恒星天体物理实验模块)。

受维也纳大学天文学家Eduard Vorobyov在2019年一次会议上的演讲的启发,Thomas Steindl花了几个月的时间改进了使用这种恒星演化代码的方法,以重建早期恒星形成的混沌阶段,然后预测它们的特定振荡。

“我们的数据显示,前主序列上的恒星在演化过程中经历了非常混乱的过程。尽管它很复杂,但我们现在可以在新的理论模型中使用它。”Steindl说。

因此,天文学家表明,恒星的形成方式对振荡行为有影响,即使是在核聚变对主序列的点燃后:“婴儿期对恒星的后期脉动有影响:这听起来很简单,但它是强烈的怀疑。经典理论认为,点火前的时间根本无关紧要。这是不正确的:与乐器相比,即使是组成的细微差异也会导致音调的显著变化。因此,我们的现代模型更好地描述了真实恒星中的振荡。”

康斯坦兹·兹温茨对这一发现感到高兴,并对未来非常乐观:“大约20年前,当我第一次在屏幕上看到一颗年轻恒星在我面前摆动时,我就已经确信,有一天我将能够证明这颗‘成年’恒星上早期恒星演化的意义。感谢托马斯·斯坦德尔的伟大工作,我们现在已经成功了:对我们的研究小组来说绝对是一个顿悟的时刻,也是更好地理解恒星生长步骤的又一个里程碑。”

参考文献:Thomas Steindl、Konstanze Zwintz和Eduard Vorobyov的《恒星形成的印记在恒星脉动上》,2022年9月19日,《自然通讯》。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 32882 - 0