点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

正在阅读:星震学:研究天上的“地震” 了解恒星的“内心”
首页> 国际频道> 国际要闻 > 正文

星震学:研究天上的“地震” 了解恒星的“内心”

来源:科技日报2019-12-31 08:26

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  说起星震学或者恒星震动,很多人可能会感觉到陌生。即使在天文学专业中,星震学也并不是一个很流行的方向。我们不妨从“地震”开始讲起。目前,地理学家对地球内部结构知之甚少,毕竟以当前科技,人类还不能钻入地球深处去直接研究地球内部。但是,地震这个让人闻风丧胆的家伙,却能够让科学家一窥地球内部的秘密。地震会产生地震波,这是一种在地球内部震荡和传播的波。这些地震波穿过不同物质时会有不同的表现。比如说,地震波在不同深度有着不同的传播速度,而横波无法在液体中传播。由此,人们绘制出了地球内部的大体轮廓,即地壳—地幔—地核的分层结构。

  星星上有“地震”,太阳也不例外

  天文学家研究恒星时也遇到了地理学家同样的难题。英国著名天文学家爱丁顿于1926年出版的《恒星内部结构》中就提出了著名的问题,大意为:“我们望远镜的视线能穿过数十亿光年的空间,但无法穿透恒星炽热的表面,我们如何才能知道恒星内部结构呢?”现在我们有了答案:天文学家可以通过观测在恒星内部传播的震动波,并结合基本物理知识,来推算恒星内部环境。这种和地震学如出一辙的研究方法就被称作“星震学”。

  恒星有着几种震动模式。恒星震动一般是指全球的长时间的震动,而不像地震一样在一个很小范围并很短时间内发生。每种震动模式都有自己的震动周期,也会让恒星的亮度发生变化。天文学家通过长时间监测恒星亮度,即可知道恒星是否在震动,以什么模式在震动,从而开展进一步的研究。

  很多恒星都在发生着震动,比如说太阳,研究太阳震动的学科也叫做日震学。太阳表面的震动模式数以千计,而一些振幅最强的模式,其周期在五分钟左右,这就是著名的“五分钟震荡”。天文学家利用太阳的震动了解了太阳的内部与演化的信息。

  太阳震动主要有两种模式,压力模式和重力模式。压力模式主要发生在太阳比较浅的区域内,并在太阳内部不同深度传播。天文学家通过研究在不同深度传播的震动波,发现太阳在不同深度和不同纬度处的自转是不同的。这被称作较差自转,对太阳磁场和活动具有决定性作用。天文学家还利用日震学确定了太阳的年龄,并发现其与最老的陨石年龄相当。而重力模式目前还处在预言之中,并无广泛接受的观测证据。原因是重力模式发生在太阳内部,很难在表面观测到。

  地球上“看不清”,到太空去看“地震”

  为了更好地分辨恒星震动的模式和频率,星震学要求人们长时间不间断地监测某颗恒星的亮度。然而,这对于地面观测基本是不可能的,因为地面上总会有阴天下雨、昼夜交替等现象干扰观测。并且,随着太阳运动,一般的恒星总有大半年的时间无法观测,因为它们会在白天出现。

  而2009年发射的开普勒空间望远镜解决了这些问题。开普勒卫星的主要科学目标是寻找系外行星。它会同时不间断地观测10万颗恒星的亮度,并寻找它们亮度忽然变暗的信号——这是行星通过恒星前方时遮挡了一部分光的结果。空间观测也避开了大气层和太阳月球的干扰,从而大幅提高了数据质量。

  让人惊喜的是,开普勒卫星的观测数据正好也符合星震学的研究要求。目前开普勒卫星已经“退休”,它一共收集了长达4年几乎不间断的恒星亮度数据。这极大推动了星震学的研究工作。这些年星震学收获颇丰,如开普勒卫星观测了约一万五千颗和太阳震动相似的恒星,从而让科学家能精确地测量恒星的质量、半径、年龄等参数,进而精确推断其系外行星的参数。还记得在太阳上看不到的重力模式吗?人们在比太阳稍微热一点的恒星上发现了重力模式,由此研究了恒星内核上边缘的物理性质和自转速度。

  正如地震使地理学家了解地球内部构造一样,恒星震动让天文学家能推算遥远恒星的内部性质。天文学家从而能精确地确定恒星的质量、半径、自转和演化阶段等参数,也能进一步地发展恒星物理的知识。随着如开普勒太空望远镜等一系列空间望远镜的升空,星震学迎来了其发展的黄金时代,更多关于恒星的秘密等着人们去揭开。(作者系澳大利亚悉尼大学物理学院博士生)

  李 刚

[ 责编:袁晴 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 探访北京市密云区新农村中学安置点

  • 走进智利港口之城——瓦尔帕莱索

独家策划

推荐阅读
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
加载更多