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华人科学家找到“天使粒子”存在的铁证!
选择字体:      科技日报  发布时间:2015-10-27

揭开恒星内部神秘磁域的面纱 红巨星内含强大磁场

揭开恒星内部神秘磁域的面纱

——星震学研究显示红巨星内含强大磁场

  迄今为止,尽管恒星表面的磁场可被人们观察到,但其内部的那些磁场仍然是科学家无法企及的,所以,在天文学上恒星内部磁场的研究之难是出了名的!

  10月23日,一个国际联合研究团队在《科学》杂志上刊登论文称,首次探测到发展至红巨星阶段的恒星内部神秘磁域的“衰减”活动,并发现它们是强磁化的,这将有助于天文学家更好地了解恒星生命历程的演变。

  星震学研究恒星内部结构

  据物理学家组织网近日报道,该论文的题目为“星震学可以揭示红巨星强大的内部磁场”。星震学技术可用于观测恒星振荡特性并结合理论分析来研究恒星内部结构。现在科学家使用该技术能够计算出几十个红巨星中心的磁场强度。

  加州理工学院博士后研究员吉姆·富勒指出:“与医学超声的原理——利用声波产生人体内部的图像一样,星震学技术通过恒星表面湍流产生的声波,来探测其内在的特性。”磁场很有可能决定恒星内部的旋转速度,此速度对恒星演化的影响巨大,因此对磁场的研究将有助了解恒星的演变。

  此前,天文学家仅能研究恒星表面磁场,并使用超级计算机模型模拟其核心附近核聚变过程发生的区域。富勒说:“不过我们仍然不知道人类所在太阳系的太阳中心是什么样子。”

  红巨星内部捕获波的转换

  当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段,步入老年期时,它将变为一颗红巨星。红巨星与所谓的主序恒星,如我们的太阳,有着不同的物理组成,很适合星震学的研究。红巨星的核心比年轻恒星的密度要大得多,声波能被转换成另一类的波——重力波。

  该论文共同作者、加州大学圣芭芭拉分校理论物理研究所恒星天体物理学专家马泰奥·坎蒂说:“研究结果表明,我们在红巨星里看到的重力波,一直会传播到这些恒星的中心。”

  富勒表示,从声波到重力波的这种转换,是红巨星经历的微小形状变化或振荡的结果。根据它们的大小和内部结构,恒星以不同的模式振荡。在一种称为偶极子模态的振荡形式里,恒星的一个半球会变得更亮而其他部分会变得更黯淡。天文学家通过测量其随时间变化的光,可以观察恒星的振荡。

  当强磁场出现在恒星的核心,该领域可以破坏重力波的传播,导致一些波失去能量,并被困在核心。富勒及其合作者创造出一个新名词——“磁温室效应”来形容这一现象,因为其运作类似于地球的温室效应。红巨星内部捕获的引力波导致了一些恒星振荡的能量损失,而其结果要比偶极子模态预期小。

  2013年,美国国家航空航天局用开普勒太空望远镜来测量恒星的亮度变化,在几个红巨星里探测到偶极子模态的衰减。澳大利亚悉尼大学天文学家丹尼斯·斯特洛把开普勒的数据分享给正在关注此方面研究的富勒和坎蒂·耶洛。一起合作的理论物理研究所主任拉尔斯·比尔德斯藤与法国替代能源和原子能委员会拉斐尔共同研究称,磁温室效应是在红巨星里对偶极子模态衰减最可能的解释。计算结果显示,红巨星的内部磁场强度要比地球磁场强1000万倍。

  恒星内有磁域令人兴奋

  未参加这项研究的加州理工学院理论天体物理学教授菲尼教授评价说:“这是令人兴奋的发现,因为恒星内部的磁域对于其最终命运的演变起着重要作用。”

  对恒星内部磁场的进一步了解,也有助于解决有关某些中子星和白矮星表面强磁场起源问题的争论。中子星是恒星退化而成的一种天体,而白矮星则是恒星的一种晚期形态。

  菲尼说:“在红巨星核内发现的磁域可与白矮星的强磁场相媲美。”

  星震学技术还没有用于研究我们的太阳。富勒说:“恒星振荡是我们探测恒星内部的最佳利器,因此未来将会有更多意想不到的现象被揭示。”

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