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

  • 探访牛河梁国家考古遗址公园

  • 山东青岛:加紧生产欧洲空调订单

独家策划

推荐阅读
最初,动画和实拍泾渭分明,然而随着手工转描、仿真合成、运动捕捉这类手段的引入,动画和实拍开始相互渗透。AI对动画与实拍的缝合,会将影像艺术彻底引向“泛动画”的时代。
2026-08-05 09:33
衣服透气不闷汗、个性化定制汽车交付快、人形机器人型号多,商品性能更好、生产效率更高、创新活力更足……近年来,这些生产生活中的变化,折射出纳米制造、柔性制造、共享制造等新趋势。
2026-08-05 09:26
在这样的微观世界里,科学家操控原子和分子,设计制造具有特殊性能的新材料、新器件,这就是纳米制造。目前,纳米制造已经实现在原子分子量级设计新材料,按需定制材料的储能、催化、防腐、导电等特性,突破传统制造的性能天花板。
2026-08-05 09:26
近日,中国农业科学院都市农业研究所联合国内外科研单位,发现了改良生菜体内的营养和风味物质的基因密码。生菜在被人类驯化与改良的漫长过程中,口感和营养发生显著变化,这背后离不开关键基因的“调控”。
2026-08-05 09:24
当地时间3日,在意大利佛罗伦萨举办的第46届国际空间研究委员会(COSPAR)科学大会上,中国气象局王劲松研究员荣获威廉·诺德伯格奖章。王劲松是首位获此殊荣的中国科学家,并同步获得一颗小行星命名。此次获奖表明,我国空间科学与应用领域研究成果获得国际学术界高度认可。
2026-08-05 07:40
石墨烯,单层碳原子排成的蜂窝薄膜,薄到极致。但把它一层层摞起来时,层与层之间如何错位——用专业术语叫作堆垛方式——会彻底改写材料的“脾气”。
2026-08-04 03:05
中国石化重庆川维化工公司5万吨/年特种聚乙烯醇(PVA)树脂装置日前顺利一次开车成功并产出合格产品,首批货品已发往欧洲。至此,川维化工PVA总产能达21万吨/年,跃居全球单一工厂中最大的高端PVA生产基地。
2026-08-04 03:05
菱方堆垛的石墨烯有一个天然“超能力”:电子彼此间的相互作用强,集体表现出超导、磁性等奇特行为。这在物理学上叫“强电子关联”——电子不再是各自乱跑的粒子,而是有着充分沟通的步调一致的集体,像一支训练有素的“乐队”。
2026-08-04 03:05
今年上半年,人工智能领域一系列标志性成果密集落地。在技术、应用、生态、治理的协力牵引下,人工智能产业迸发出前所未有的发展活力,赋能实体经济的成效持续凸显。
2026-08-04 09:31
近日,由人力资源社会保障部、安徽省人民政府共同主办的“创赢未来”创业大赛(以下简称“大赛”)全国赛在安徽合肥圆满收官。在大赛同步举办的创业安徽成果展区,一瓶瓶单原子农药整齐陈列,它们同样是“人工智能+创业”的杰作。
2026-08-04 09:31
日前,华中科技大学同济医学院基础医学院郭峥教授团队首次证明:干细胞能够通过表观遗传机制“记忆”自身的分裂次数,像精密仪器般严格遵循着“8+1”的分裂计数规律。
2026-08-03 03:15
伴随着一阵嗡鸣声,国姓岙码头,满载饵料的农业无人机腾空而起,飞向远处的大黄鱼养殖基地。“引入农业无人机后,作业效率提升3倍以上,每年每个网箱预计可节约管理成本约5000元。
2026-08-03 09:16
中国气象局总工程师潘进军表示,中国气象智能预警方案“妈祖”,正发展为面向发展中国家的共享型、可定制、可持续的国际公共产品。
2026-08-03 09:15
碳计量是实现“双碳”目标的基础性工作,是科学核算碳储量、规范碳汇交易、推动生态产品价值实现的关键支撑。
2026-08-03 09:15
提高科技创新投入效能的关键,在于改革科研经费管理和评价机制。科技创新投入效能的提高,是关乎国家创新体系整体效能的系统工程。
2026-08-03 09:14
量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。近年来,一批量子科技成果走向实践,展现出巨大的应用潜力。
2026-08-03 09:12
7月30日,国家能源局发展规划司副司长邢翼腾在新闻发布会上表示,上半年,国内油气供应总体平稳有序,电力供应保障基础进一步夯实,全国发电装机容量突破40亿千瓦,规模远超世界其他主要经济体。
2026-07-31 03:20
夏日贵阳,清风送爽,“中国数谷”又要迎来一场数字经济领域的年度盛会。8月28日至30日,2026中国国际大数据产业博览会将在此举办,目前各项筹备工作已进入全面冲刺阶段。
2026-07-31 03:40
“十五五”规划纲要围绕“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”作出专篇部署,明确提出“推动科技创新和产业创新深度融合”。
2026-07-31 03:40
“十五五”开局,第一个经济半年报发布,以高端制造、数智经济、现代服务为代表的新动能对经济增长的贡献超过40%。其中释放出鲜明信号,科技创新正加速赋能经济高质量发展。
2026-07-31 03:40
加载更多