從“星震”看銀河系前世:已誕生100億年,與宇宙年齡相當

星震學是通過測量恆星外部的亮度變化來分析恆星內部的,而開普勒太空望遠鏡具有高靈敏性,對亮度的變化十分敏感。

在天文學中,關於銀河系星盤中的恆星分佈年齡數據一直與模型不符,但是天文學家並不清楚是哪裡出現了差錯。在得到由開普勒望遠鏡(現已退休)提供的恆星地震觀測數據後,研究人員開始對這份觀測數據進行研究和分析。在大量的研究計算之後,研究人員得出厚星盤具有100億年曆史的結論,而這也終於讓天文學家找出星盤恆星年齡分佈與模型不符的原因。


從“星震”看銀河系前世:已誕生100億年,與宇宙年齡相當

圖注:38位科學家團隊研究結果顯示:使用了現已失效的開普勒探測器數據,計算出銀河系盤面的恆星壽命大約為100億年

和大部分旋渦星系相似,銀河系也具有兩個圓盤狀結構(一厚一薄),雖然銀河系中的恆星只有20%位於厚圓盤中,但考慮到厚圓盤的垂直蓬鬆以及恆星的組成成分,研究人員認為厚圓盤中的恆星會比較古老。因此為了確認恆星的年齡,研究人員採用了星體地震學方式來研究它們的年齡,在恆星發生地震時,內部產生的聲波會造成振盪,而星體地震學就是通過測量振盪來分析恆星的內部結構。

但這並不意味著研究人員能夠真正聽到恆星地震產生的震盪,恆星在地震時產生的震盪是很細微的。星體地震學是通過測量恆星外部的亮度變化來分析恆星內部的,而開普勒太空望遠鏡具有高靈敏性,對亮度的變化十分敏感。在2009年開普勒太空望遠鏡發射後,四年的觀測數據都顯示出:厚圓盤中的恆星的年齡比模型預計的還要年輕。所以在模型和數據中,是哪一個出現了問題?


從“星震”看銀河系前世:已誕生100億年,與宇宙年齡相當

圖注:銀河系黑洞在其中也扮演了重要作用,比如黑洞的存在可能讓恆星壽命縮短,因為黑洞製造的離子風暴可摧毀氣體雲

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圖注:銀河系中的超新星爆發頻率也開始降低

但就在2013年,開普勒太空望遠鏡發生了故障,使得美國宇航局不得不調整它的程序設定,在更改程序設定之後,開普勒太空望遠鏡用來執行K2任務,該任務是一次性對天空中的不同部分,進行長達80天的觀測。許多大學和研究機構,都對K2任務提供的觀測數據進行了研究和分析。根據最新的光譜分析數據,研究人員發現問題出在模型身上,模型中厚圓盤的恆星化學成分是不對的。而在調整了這個差錯之後,由模型預測的恆星年齡與星體地震學中的數據是相同的。


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圖注:這是我們銀河系的想象圖

從這個結論中可以得出,星體地震學對恆星年齡的研究分析能力是毋庸置疑的。接下來,研究人員會對K2任務提供的數據進行更多的研究分析,而美國宇航局的TESS(凌日系外行星勘測衛星)任務,也會給研究人員的恆星年齡研究提供更多的觀測數據。通過這些數據,研究人員或許可以找出銀河系是如何以及何時形成的歷史。


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