从“星震”看银河系前世:已诞生100亿年,与宇宙年龄相当

星震学是通过测量恒星外部的亮度变化来分析恒星内部的,而开普勒太空望远镜具有高灵敏性,对亮度的变化十分敏感。

在天文学中,关于银河系星盘中的恒星分布年龄数据一直与模型不符,但是天文学家并不清楚是哪里出现了差错。在得到由开普勒望远镜(现已退休)提供的恒星地震观测数据后,研究人员开始对这份观测数据进行研究和分析。在大量的研究计算之后,研究人员得出厚星盘具有100亿年历史的结论,而这也终于让天文学家找出星盘恒星年龄分布与模型不符的原因。


从“星震”看银河系前世:已诞生100亿年,与宇宙年龄相当

图注:38位科学家团队研究结果显示:使用了现已失效的开普勒探测器数据,计算出银河系盘面的恒星寿命大约为100亿年

和大部分旋涡星系相似,银河系也具有两个圆盘状结构(一厚一薄),虽然银河系中的恒星只有20%位于厚圆盘中,但考虑到厚圆盘的垂直蓬松以及恒星的组成成分,研究人员认为厚圆盘中的恒星会比较古老。因此为了确认恒星的年龄,研究人员采用了星体地震学方式来研究它们的年龄,在恒星发生地震时,内部产生的声波会造成振荡,而星体地震学就是通过测量振荡来分析恒星的内部结构。

但这并不意味着研究人员能够真正听到恒星地震产生的震荡,恒星在地震时产生的震荡是很细微的。星体地震学是通过测量恒星外部的亮度变化来分析恒星内部的,而开普勒太空望远镜具有高灵敏性,对亮度的变化十分敏感。在2009年开普勒太空望远镜发射后,四年的观测数据都显示出:厚圆盘中的恒星的年龄比模型预计的还要年轻。所以在模型和数据中,是哪一个出现了问题?


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图注:银河系黑洞在其中也扮演了重要作用,比如黑洞的存在可能让恒星寿命缩短,因为黑洞制造的离子风暴可摧毁气体云

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图注:银河系中的超新星爆发频率也开始降低

但就在2013年,开普勒太空望远镜发生了故障,使得美国宇航局不得不调整它的程序设定,在更改程序设定之后,开普勒太空望远镜用来执行K2任务,该任务是一次性对天空中的不同部分,进行长达80天的观测。许多大学和研究机构,都对K2任务提供的观测数据进行了研究和分析。根据最新的光谱分析数据,研究人员发现问题出在模型身上,模型中厚圆盘的恒星化学成分是不对的。而在调整了这个差错之后,由模型预测的恒星年龄与星体地震学中的数据是相同的。


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图注:这是我们银河系的想象图

从这个结论中可以得出,星体地震学对恒星年龄的研究分析能力是毋庸置疑的。接下来,研究人员会对K2任务提供的数据进行更多的研究分析,而美国宇航局的TESS(凌日系外行星勘测卫星)任务,也会给研究人员的恒星年龄研究提供更多的观测数据。通过这些数据,研究人员或许可以找出银河系是如何以及何时形成的历史。


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