恒星內(nèi)部神秘磁域紅巨星內(nèi)含強(qiáng)大磁場(chǎng)

　　揭開(kāi)恒星內(nèi)部神秘磁域的面紗

　　——星震學(xué)研究顯示紅巨星內(nèi)含強(qiáng)大磁場(chǎng)

　　本報(bào)記者 華凌

　　■今日視點(diǎn)

　　迄今為止，盡管恒星表面的磁場(chǎng)可被人們觀察到，但其內(nèi)部的那些磁場(chǎng)仍然是科學(xué)家無(wú)法企及的，所以，在天文學(xué)上恒星內(nèi)部磁場(chǎng)的研究之難是出了名的！

　　10月23日，一個(gè)國(guó)際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上刊登論文稱，首次探測(cè)到發(fā)展至紅巨星階段的恒星內(nèi)部神秘磁域的“衰減”活動(dòng)，并發(fā)現(xiàn)它們是強(qiáng)磁化的，這將有助于天文學(xué)家更好地了解恒星生命歷程的演變。

　　星震學(xué)研究恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，該論文的題目為“星震學(xué)可以揭示紅巨星強(qiáng)大的內(nèi)部磁場(chǎng)”。星震學(xué)技術(shù)可用于觀測(cè)恒星振蕩特性并結(jié)合理論分析來(lái)研究恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在科學(xué)家使用該技術(shù)能夠計(jì)算出幾十個(gè)紅巨星中心的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

　　加州理工學(xué)院博士后研究員吉姆·富勒指出：“與醫(yī)學(xué)超聲的原理——利用聲波產(chǎn)生人體內(nèi)部的圖像一樣，星震學(xué)技術(shù)通過(guò)恒星表面湍流產(chǎn)生的聲波，來(lái)探測(cè)其內(nèi)在的特性。”磁場(chǎng)很有可能決定恒星內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)速度，此速度對(duì)恒星演化的影響巨大，因此對(duì)磁場(chǎng)的研究將有助了解恒星的演變。

　　此前，天文學(xué)家僅能研究恒星表面磁場(chǎng)，并使用超級(jí)計(jì)算機(jī)模型模擬其核心附近核聚變過(guò)程發(fā)生的區(qū)域。富勒說(shuō)：“不過(guò)我們?nèi)匀徊恢廊祟愃谔?yáng)系的太陽(yáng)中心是什么樣子。”

　　紅巨星內(nèi)部捕獲波的轉(zhuǎn)換

　　當(dāng)一顆恒星度過(guò)它漫長(zhǎng)的青壯年期——主序星階段，步入老年期時(shí)，它將變?yōu)橐活w紅巨星。紅巨星與所謂的主序恒星，如我們的太陽(yáng)，有著不同的物理組成，很適合星震學(xué)的研究。紅巨星的核心比年輕恒星的密度要大得多，聲波能被轉(zhuǎn)換成另一類的波——重力波。

　　該論文共同作者、加州大學(xué)圣芭芭拉分校理論物理研究所恒星天體物理學(xué)專家馬泰奧·坎蒂說(shuō)：“研究結(jié)果表明，我們?cè)诩t巨星里看到的重力波，一直會(huì)傳播到這些恒星的中心。”

　　富勒表示，從聲波到重力波的這種轉(zhuǎn)換，是紅巨星經(jīng)歷的微小形狀變化或振蕩的結(jié)果。根據(jù)它們的大小和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，恒星以不同的模式振蕩。在一種稱為偶極子模態(tài)的振蕩形式里，恒星的一個(gè)半球會(huì)變得更亮而其他部分會(huì)變得更黯淡。天文學(xué)家通過(guò)測(cè)量其隨時(shí)間變化的光，可以觀察恒星的振蕩。

　　當(dāng)強(qiáng)磁場(chǎng)出現(xiàn)在恒星的核心，該領(lǐng)域可以破壞重力波的傳播，導(dǎo)致一些波失去能量，并被困在核心。富勒及其合作者創(chuàng)造出一個(gè)新名詞——“磁溫室效應(yīng)”來(lái)形容這一現(xiàn)象，因?yàn)槠溥\(yùn)作類似于地球的溫室效應(yīng)。紅巨星內(nèi)部捕獲的引力波導(dǎo)致了一些恒星振蕩的能量損失，而其結(jié)果要比偶極子模態(tài)預(yù)期小。

　　2013年，美國(guó)國(guó)家航空航天局用開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)測(cè)量恒星的亮度變化，在幾個(gè)紅巨星里探測(cè)到偶極子模態(tài)的衰減。澳大利亞悉尼大學(xué)天文學(xué)家丹尼斯·斯特洛把開(kāi)普勒的數(shù)據(jù)分享給正在關(guān)注此方面研究的富勒和坎蒂·耶洛。一起合作的理論物理研究所主任拉爾斯·比爾德斯藤與法國(guó)替代能源和原子能委員會(huì)拉斐爾共同研究稱，磁溫室效應(yīng)是在紅巨星里對(duì)偶極子模態(tài)衰減最可能的解釋。計(jì)算結(jié)果顯示，紅巨星的內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度要比地球磁場(chǎng)強(qiáng)1000萬(wàn)倍。

　　恒星內(nèi)有磁域令人興奮

　　未參加這項(xiàng)研究的加州理工學(xué)院理論天體物理學(xué)教授菲尼教授評(píng)價(jià)說(shuō)：“這是令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楹阈莾?nèi)部的磁域?qū)τ谄渥罱K命運(yùn)的演變起著重要作用。”

　　對(duì)恒星內(nèi)部磁場(chǎng)的進(jìn)一步了解，也有助于解決有關(guān)某些中子星和白矮星表面強(qiáng)磁場(chǎng)起源問(wèn)題的爭(zhēng)論。中子星是恒星退化而成的一種天體，而白矮星則是恒星的一種晚期形態(tài)。

　  菲尼說(shuō)：“在紅巨星核內(nèi)發(fā)現(xiàn)的磁域可與白矮星的強(qiáng)磁場(chǎng)相媲美。”

　　星震學(xué)技術(shù)還沒(méi)有用于研究我們的太陽(yáng)。富勒說(shuō)：“恒星振蕩是我們探測(cè)恒星內(nèi)部的最佳利器，因此未來(lái)將會(huì)有更多意想不到的現(xiàn)象被揭示。”

華凌