新南威爾士大學悉尼分校的一組研究人員解密了恒星的“聲音”，以更好地了解它們的年齡、質量和進化階段。通過監聽M67星團（該星團包含27顆誕生于40億年前的恒星）中的恒星振蕩，他們追蹤了恒星的演化過程以及太陽的未來發展。利用NASA開普勒K2任務的數據，他們探測到了類似恒星指紋的頻率模式，這一發現不僅揭示了恒星的奧秘，還有助于解讀銀河系的歷史，甚至推測可能存在適宜生命存在的行星。

新南威爾士大學悉尼分校的研究人員領導的一項新研究揭示了距離我們2700光年的一組恒星如何通過它們發出的“聲音”揭示其生命階段。這些恒星振動，即望遠鏡可探測到的細微振蕩，為了解恒星如何隨時間變化提供了線索。這一發現可能有助于天文學家更好地繪制銀河系和其他星系的歷史，加深我們對恒星演化的理解。

這項研究于4月2日發表在《自然》雜志上，由克勞迪婭·雷耶斯博士在新南威爾士大學物理學院攻讀博士學位期間領導。她研究了M67星團內的27顆恒星，該星團約40億年前均由同一團氣體云形成。

由于 M67 中的恒星具有幾乎相同的化學成分，但質量不同，因此它們為研究恒星在類似條件下如何演化提供了難得的機會。

“當我們研究星團中的恒星時，我們可以看到它們個體演化的整個序列，”雷耶斯博士說。

雖然這些恒星年齡相同，但它們的質量不同，這意味著它們的衰老速度也不同。M67 尤其珍貴，因為它包含了一系列巨星：從體型較小、演化程度較低的亞巨星，到接近生命周期末期的大型紅巨星。

這項研究也為我們進一步了解我們自己的恒星 - 太陽隨著其體積增大、年齡增長將會如何變化開辟了道路。雷耶斯博士說，這是因為“太陽誕生于一個與我們研究的星團類似的星團中”。

如此詳細地觀察單個星團內如此廣泛的恒星演化范圍是前所未有的。

“這是我們第一次真正研究如此長的進化序列，就像我們在這個集群中所做的那樣，”新南威爾士大學物理學院的合著者丹尼斯·斯特洛教授說。“驗證恒星的年齡是天文學中最困難的事情之一，因為恒星的年齡不會通過其表面顯示出來。內部發生的事情表明它有多古老。”

由于 M67 星團中的恒星與我們的太陽年齡和組成相似，它們可以為我們了解太陽系的過去和形成以及太陽演化后的未來提供參考。

“幾乎所有恒星最初都是以星團的形式形成的，”斯特洛教授說道，“它們基本上是由數百到數千顆恒星組成的大家族，誕生于一團巨大的氣體云。通常，它們會慢慢分散成隨機的恒星。但其中一些仍然在星團內。當你仰望天空時，你可以看到它們，它們聚集在一起，形成了許多恒星，它們仍然緊密相連，就像我們在這里研究的星團一樣。”

這項研究使我們能夠根據恒星的振蕩頻率精確測定其年齡和質量。任何恒星“環”的頻率都取決于其內部物質的物理特性，這為其密度、溫度和年齡提供了線索。

這是研究人員首次能夠探究恒星群的“響聲”，以進一步了解其內部結構。他們使用開普勒K2任務作為主要的觀察方式，或者說“聆聽”。

“這個過程就像聽管弦樂隊演奏，并根據聲音識別樂器。樂器振動或響鈴的頻率取決于聲音傳播的物質的物理特性。星星也一樣。你可以根據星星的響聲來‘聽到’它的聲音。我們可以看到聲音的振動或振動的效果，就像你可以看到小提琴弦的振動一樣。”

最大的恒星發出的聲音最深沉。小的恒星發出的聲音則高亢。而且，沒有哪顆恒星會同時發出單一的音符——每顆恒星都涵蓋了來自其內部的交響樂。

當然，這不是真正意義上的聲音，聲音以能量波的形式存在，是一種振動，在粒子間傳播——無論是固體、液體還是氣體。但在太空中，沒有粒子，也就沒有聲音。每顆恒星都像一個呼吸的氣體球——冷卻和加熱——亮度略有變化。

他說：“我們觀察并測量這些亮度的波動，以測量聲音頻率。”

隨著恒星逐漸成熟為紅巨星，它們的頻率會發生變化，行為也會有所不同。這些變化可以追蹤它們的演化。恒星所“扮演”的眾多節點之間的頻率差異可以提供有關恒星內部特性的線索。通過研究 M67 疏散星團中的 27 顆恒星，研究人員首次觀察到巨恒星中小頻率差異和大頻率差異之間的關系，現在可以將其應用于單個恒星。

為了更好地了解星系的形成和演化，科學家需要了解包括恒星在內的所有星系組成部分的年齡。

雷耶斯博士表示，這項研究將有助于準確識別銀河系中恒星的質量和年齡——這是目前尚未實現的目標。這對于了解擁有行星的恒星也很重要，因為恒星的特性對于維持這些星球上的生命至關重要。

斯特洛教授表示，在模擬太陽未來演化時，頻率特征也非常重要。他說：“這項研究使我們能夠探索恒星內部發生的基本物理現象，深入其內部，以及在這些極端條件下發生的基本物理現象。這是我們仍在努力解決的問題。對我們來說，建立可信的演化模型至關重要，這樣我們才能預測太陽以及其他恒星隨著年齡增長會發生什么。通過頻率指紋直接觀察恒星的演化階段，使我們能夠更加確定我們放入模型中的‘成分’。”

編譯自/ScitechDaily