宇宙中的脉动红巨星,居然可以发出声音,正为我们合奏“交响乐”( 二 )


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科学家谱写“交响乐”的真正意义
当然 , 科学家们对红巨星振荡的观测研究 , 并非是为了给合真正的交响乐 , 那是音乐家和音乐爱好者的事 。
我们知道 , 大提琴和小提琴之间 , 长号和短号之间 , 由于物理构造的差异 , 使它们发生了自己独特的声音 。 同样 , 在天文学家看来 , 观察到的每个恒星的振荡也会不一样 , 原因在于每颗恒星的质量大小、内部结构、组分、磁场等方面的差异 。 通过“星震学” , 科学家们可以给研究恒星的基本特性、内部组成及结构等提供辅助的手段 , 同时研究的精度也是其它方式所无法比拟的 。
宇宙中的脉动红巨星,居然可以发出声音,正为我们合奏“交响乐”
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其中利用TESS等勘测卫星对恒星进行振荡测量 , 最直接和最迅速的成果就是精确地确定这些恒星的质量和体积大小 , 而且由于TESS的广泛观测覆盖范围 , 使得科学家可以在几乎全部天空中 , 均匀地进行这项研究任务 。
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为什么科学家这么热衷选择红巨星呢?原因也很简单 , 当质量与太阳相似的恒星演化为红巨星时 , 它们就会发生膨胀 , 其直径会膨胀到原来的数十倍、数百倍甚至更多 。 膨胀后的恒星外层气体 , 将以周期更长、振幅更大的方式进行脉动 , 这就意味着可以在更暗的宇宙空间中、以及更多的恒星团系统中发现这些振荡 。
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根据公开的结果 , TESS使用其4台摄像机 , 一次性监视大片天空的时间在一个月左右 , 而在现在为期两年的任务中 , TESS的观测范围已经覆盖了75%的天空 , 每台摄像机每隔半个小时捕捉一次图像 , 从去年7月份开始 , 拍摄的时间间隔进一步缩短 , 每隔10分钟就捕捉一次 。
目前 , 通过TESS传回的图像 , 科学家们已经绘制出了2400万颗恒星的光变曲线图 , 最终确定了大约2万颗振荡的红巨星 。 经过神经网络处理训练以后 , 计算机已经成功识别出近1.6万个脉动红巨星所发生的“声音” 。 可见 , 这个红巨星“合唱团”的阵容是多么强大呀 。
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在确定了这些红巨星的数量 , 科学家们还将利用欧航局的盖亚卫星数据 , 确定了这些恒星与地球的距离 , 然后推导出这些恒星的质量 。 结果印证了质量越大的恒星演化得越快的结论 , 而且在相对较“年轻”的时候 , 这些大质量恒星就已经演化为了恒星巨人-红巨星 。
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在盖亚卫星的帮助下 , 几乎覆盖整个天空的红巨星所发出的振荡声音 , 已经被TESS成功破译了 。 在地球的上空 , 这些红巨星们 , 正在演奏一场空中“交响音乐会” , 门票已经攥在我们手中了 , 你们有兴趣去聆听吗?