克卜勒衛星連續觀測近4年,測量了這顆90億歲紅巨星的振蕩!

2021-01-18 博科園

本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文

克卜勒衛星以發現數千顆系外行星而聞名，克卜勒衛星連續而細緻地測量超過50萬顆恆星的亮度，以獲取凌日系外行星的信號。不太為人所知的是克卜勒衛星對恆星天體物理監測計劃的革命性貢獻，特別是對恆星振蕩的研究。我們的太陽，自20世紀60年代以來就一直被認為會表現出恆星振蕩，這類似於鐘的鈴聲，因為恆星自轉和內部結構產生的壓力波圍繞著表面循環，可以通過分析振蕩來揭示恆星內部結構的細節。

紅巨星在正常的氫燃燒完成後處於恆星演化階段，並且直徑已經膨脹，這一點特別令人感興趣，因為它們表面的振蕩比較小恆星更慢，振幅更大，因此更容易測量。然而，在太空望遠鏡出現之前，即使是對紅巨星這種測量也只在少數幾個物體上取得了成功，此後，克卜勒和科羅特任務測量了數千顆紅巨星的恆星振蕩。克卜勒任務發現了一類新雙星，當它的同伴經過附近時，表面(和它的光曲線)顯示出潮汐扭曲的證據，這些系統被稱為「心跳」星。

畸變形態可以用來幫助細化雙星軌道的細節，即使伴星沒有遮擋主星而讓我們的視線觀測到，一些具有類似太陽振蕩的紅巨星也是心跳星，結合速度測量，可以非常詳細地描述這些系統的特徵。KIC-3890星就是這樣一個雙星系統。它包含一顆紅巨星和一顆M矮星，在一個高度偏心的153天軌道上，克卜勒對它幾乎連續觀測了近四年。CFA天文學家Allyson Bieryla和Dave Latham是一個團隊的成員，他們用一組新合成模型分析了恆星振蕩。

研究確定了這顆紅巨星的質量為1.04太陽質量到6%以內，其半徑為5.8日半逕到3.4%以內，而伴星是一顆M矮星，其質量為0.23太陽質量，半徑為0.256太陽半徑，具有更小的不確定性。由於恆星振蕩會隨著恆星年齡的增長而演化，因此天文學家可以將紅巨星的年齡以及系統年齡確定為90億年左右，不確定度約為25%。通過凌日測光、徑向速度觀測和星震學的結合使得能夠對紅巨星原生和M矮星伴星進行詳細的表徵，以及潮汐相互作用和系統的幾何形狀。

博科園｜研究/來自：哈佛史密森尼天體物理中心參考期刊《皇家天文學會月刊》DOI: 10.1093/mnras/stz1185博科園｜科學、科技、科研、科普

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