太空探索：開普勒望遠鏡觀看了一個造父變星，從初到終的變化！

V1154 Cyg的四年長開普勒光線曲線和放大部分。光變化主要由造父變星的脈動週期決定，所有其他效應都小2-3個數量級。圖片來源：Derekas等。

經過四年的連續監測，天文學家首次使用開普勒太空望遠鏡在巨大的脈動恆星中發現了明顯的對流細胞跡象。

造父變星是明亮的脈動恆星，在大小和亮度方面經歷強烈的週期性變化，通常在數天到數週的時間尺度上。由於它們非常明亮，它們很容易被發現在銀河系之外的星系中。造父變星的光變化可用於計算到那些星系的距離，並校準我們在整個宇宙中的距離測量值。

開普勒太空望遠鏡的原始視野包含一顆名為V1154 Cyg的造父變星，這是受到嚴格審查的目標。在開普勒的最初任務結束後，來自Gothard和Konkoly Observatories的匈牙利天文學家團隊分析了整個數據集，該數據集跨越1460天，包含超過52,000次測量。這些數據導致了多項發現。該團隊發現該恆星經歷了常規的長期變化：4.9天脈動的強度和長度在159天內變化很小。天文學家仍在試圖找出這種現象的物理起源。“恆星脈動的長期謎團之一是在一些脈動恆星中看到的這些調製，”Aliz Derekas說，研究的第一作者，Gothard Astrophysical Obseratory的博士後研究員。“我們還不知道是什麼原因引起的，但我們的光譜測量已經排除了造父變星周圍伴星的存在，這可能是導致159天週期的原因。”

一顆恆星的例證與肉芽也搏動（從0:20）。圖片來源：NASA / ESA / M. Kornmesser。

最重要的發現是檢測數據中所謂的粒化噪聲。顆粒化是由恆星材料的對流運動產生的恆星表面的恆定沸騰，因為它向外輸送能量，就像沸水在加熱的鍋中循環一樣。我們可以看到這些運動僅在太陽上運行，但我們知道基本上所有的低溫恆星都表現出對流造粒。這是因為當對流單元在表面上出現和消失時，對流單元的恆定“嗡嗡聲”會給光變化增加一個小的低頻噪聲。事實上，開普勒太空望遠鏡已經在成千上萬個類似太陽的恆星和紅巨星中測量了這些顆粒噪聲信號。但是這些都沒有V1154 Cyg那麼大和重，而且它們都沒有脈動。除了非常弱，

開普勒的精確測量表明，顆粒（小的單個對流細胞）平均持續三到四天，直到它們用完材料而其他顆粒取代它們。這比在太陽上看到的顆粒的10到20分鐘的壽命長得多，但是與天文學家對直徑大45倍的恆星所期望的一致。

研究人員還預計會發現類似太陽的振盪，但無法進行此類檢測。這些是由恆星中傳播的聲波引起的低水平，不規則的亮度變化，就像我們的太陽一樣。“顯然，當恆星的各層一致地來回移動時，強烈脈動的存在可以防止這些不連貫的振盪發生在造父變星中，”該論文的共同作者LaszloMolnar（Konkoly Observatory）解釋道。”

天文學家計劃將他們的結果與其他造父變星進行比較，但這樣的觀測很難得到。它們需要長時間，頻繁且不間斷地測量亮度變化，這是太空望遠鏡所能提供的。來自Konkoly天文臺的另一位合著者Emese Plachy說：“下一次太空任務，TESS，將觀察少數造父變星近一年，我們期望其中至少有一個將是類似的目標。但除此之外，我們還在等待併為20世紀20年代中期的歐洲PLATO任務做準備。”