NASA利用凌日系外行星勘测卫星(TESS)研究恒星Delta Scuti的神秘脉动 ...

NASA利用凌日系外行星勘测卫星(TESS)研究恒星Delta Scuti的神秘脉动

据cnBeta：外媒报道，对于像delta Scuti恒星这样的恒星来说要确定它们的节奏非常困难。但现在，多亏了NASA最新的行星搜寻太空望远镜，天文学家们得以揭开这类恒星异常炙热的帷幕劲儿对其内部发生的事情有了一个大致的了解。

相关研究报告已于当地时间周三发表在《自然》杂志上。据了解，该项研究对数十颗delta Scuti恒星的节奏进行了研究。据悉，这种恒星的质量大约为我们太阳的两倍，天文学家们发现，它们呈现出清晰、明显的节奏。这一发现为天文学家提供了一种理解这些恒星--在整个星系相对常见--内部发生的不寻常物理现象的全新方法。

为了了解恒星内部，悉尼大学的天文学家求助于NASA的凌日系外行星勘测卫星，该卫星自2018年发射以来一直在对宇宙进行广泛勘测。这颗卫星被设计用来搜寻其他恒星周围的行星，方法是将天空划分成不同的区域并在其视野范围内拍摄所有燃烧熔炉的快照。每隔两分钟，TESS就会捕捉到一张天空的快速图像并对成千上万颗星星的亮度进行测量以此来确定它们随时间的变化。亮度的下降则可能相当于一颗行星从恒星前面经过。

但研究小组并不是在寻找遥远行星。相反，他么在利用苔丝能探测到的极其精确的亮度变化来观察恒星本身。亮度的微小变化跟恒星中心的脉动和振动相对应。由于TESS可以精确地分辨恒星亮度，所以它能为恒星的心跳创建一个庞大的数据集。

团队将重点放在一批包含有一个有92000颗恒星的样本的TESS数据上，然后借以一些聪明的编码开发出一套可快速筛选巨大数据集的工具。一个偶然让这些研究人员发现了约1000颗恒星的相似节奏。最终，研究人员确定了57颗节奏清晰的delta Scuti恒星。

从银河系的角度来看，这些恒星离地球都比较近，距离我们60到1400光年。作为参考，银河系的宽度超10万光年。

来自悉尼大学的天文学家、这篇论文的第一作者Tim Bedding指出，新数据让他的团队“突破了噪音”。

他在一份新闻稿中说道：“以前我们发现了太多杂乱的笔记，无法正确理解这些脉动的恒星。简直一团糟，就像听到猫在钢琴上走路。”现在他们通过利用TESS数据让事情变得清晰多了。Bedding表示，现在更像是在“聆听美妙的和弦”。

有了现在所了解的脉动模式，未来的研究将能更准确地确定恒星的年龄并帮助天文学家分析星系和恒星系统可能如何演化。

“我们现在能够开始调查这些恒星并使用它们作为基准来帮助我们解释大量的其他恒星集团现更为复杂的脉动谱，”伯明翰大学天文学家及研究报告合著者Bill Chapin这样说道。

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据cnBeta：外媒报道，NASA的TESS太空望远镜协助天文学家们展开了一项突破性的研究，其帮助解开了恒星奇特脉动的秘密，从而为天文学家更好地了解它们年龄及其动荡表面下发生了什么铺平了道路。据了解，Delta Scuti恒星是宇宙中众多恒星中的一种，但它们同时也是最令人困惑的恒星之一--因为它们以奇怪的顺序跳动。

许多恒星都有脉动，但它们通常都会以一种可预测的、直接的模式进行。然而，Delta Scuti恒星却并非如此，它显得非常混乱，其半球的膨胀和收缩会呈现出不同步的状态，它们的形状也在扩张和收缩。

这足以使得传统的恒星内部情况测量方法无法得到试用。通常情况下，天文学家会依赖于所谓的星震学，它依赖于这样一个事实：当声波穿过恒星内部时它们会受到不同密度甚至更多的影响。通过恒星表面亮度的波动--虽然很小，但仍可以用来确定年龄、温度、成分和内部结构。也就是说，它不适用于在那些脉动模式模糊的恒星。

据了解，第一颗Delta Scuti恒星则是在1900年被发现的，并且肉眼可见。自那以后又发现了数千颗，其中许多颗都由NASA的开普勒太空望远镜发现。

Delta Scuti恒星因数个因素变得特别难以评估。首先，尽管它们体积庞大--为我们太阳质量的1.5到2.5倍--但它们旋转快速。据了解，其一天旋转一到两次，它们的速度至少比太阳快12倍。这足以让恒星在两极略微变平从而打乱了脉动模式。

为了发现一种模式，天文学家需要在一段时间内对恒星进行一致的测量。问题是，这在Delta Scuti根本就没有发生。虽然凌日系外行星勘测卫星(TESS)每30分钟拍摄一张完整的照片，但这还不够频繁，其仍不足以让Delta Scuti恒星每分钟都发生变化。

不过通过TESS的其他照片--每隔两分钟拍下成千上万颗恒星的照片，由悉尼大学天文学Tim bedings教授领导的一个研究小组在其中发现了一些Delta Scuti恒星并展示了有规律的脉动模式。对此，他们发表了一篇关于他们新发现的论文。

NASA解释说:“一旦他们知道要寻找什么，他们就会从开普勒望远镜的数据中寻找其他例子，开普勒望远镜使用了类似的观察策略。”他们还用陆基望远镜进行了后续观测，其中一架在夏威夷的凯克天文台(W.M. Keck Observatory)，另两架在全球拉斯坎布尔天文台网络(global Las Cumbres Observatory network)。他们总共发现了60颗有清晰图案的三角洲飞毛脚星。”

然而，即使有了这些新数据，这些奇怪的恒星仍很难归类。所谓的“表现良好”的Delta Scuti恒星实际上有着两种截然不同的行为方式：一种是看到整个恒星对称地膨胀和收缩，另一种则是看到恒星相对半球地交替膨胀和收缩。

然而除此之外，其他Delta Scuti恒星却没有这样的规律。研究人员认为，这由年龄这个因素造成：较年轻的恒星表现出更大的规律性，但随着年龄的增长，它们的脉动就变得更加散乱。

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据cnBeta：外媒报道，NASA正在利用凌日系外行星勘测卫星(TESS)研究一颗名为Delta Scuti的恒星的神秘脉动。天文学家已经利用TESS探测到数十颗年轻且快速旋转的恒星的脉动模式。天文学家认为，这一发现将有助于彻底改变他们对恒星年龄、大小和组成等细节研究的能力。这类恒星是以他们发现的第一颗同类命名--Delta Scuti。

Delta Scuti恒星的震动方式颇为有趣，它们的模式已经挑战了科学家的理解。悉尼大学天文学教授Tim Bedding介绍称：“用音乐做个比喻，许多恒星沿着简单的和弦跳动，但Delta Scuti恒星却很复杂，其音符似乎杂乱无章。TESS已经告诉我们，并不是所有都这样。”

科学家们正在利用一些地质学家在研究地震地震波过程中了解地球内部结果时会使用的技术。他们将同样的原理应用道恒星的内部，在一个叫做星震学的领域研究恒星的脉动。声波则可以以随深度变化的速度穿过恒星内部。在恒星的表面，波会跟脉动模式相结合。

天文学家可以通过探测这些模式来了解亮度的微小波动并利用它们来确定恒星的年龄、温度、成分、内部结构和其他属性。Delta Scuti恒星的质量是太阳的1.5到2.5倍，它们的同名恒星位于南方的Scutum星座，肉眼可见。

通常情况下，科学家很难解释恒星的脉动。恒星每天旋转一到两次，至少比太阳快十几倍。TESS可以连续27天监控大片太空，每30分钟用四个摄像头拍摄一次照片。然而由于每30分钟的曝光速度太慢、无法捕捉到脉冲，所以TESS还会每两分钟拍摄一次Delta Scuti的影像以捕捉到发生的变化。通过这些影像，科学家们发现了Delta Scuti的一个子集，它具有规律的脉动模式。

研究人员在知道了要寻找什么之后在开普勒数据中寻找其他例子，最后他们确定了60颗具有清晰模式的Delta Scuti恒星。这一突破使得科学家们能理解这种恒星并将其跟模型进行比较，而这是他们此前从未能做到的。