好圆的恒星啊!克卜勒 11145123 是宇宙中迄今已知最圆的天体

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  恒星看似成圆球状,其实并不是正圆。来自德国普朗克太阳系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research)和哥廷根大学(University of Göttingen)的天文学家 Laurent Gizon 等人,利用星震法(asteroseismology)成功地精确测量出一颗自转速度非常慢的恒星的扁率(oblateness),结果发现它是宇宙中迄今已知扁率最小的天体,它的赤道半径与极半径相差只有 3 公里,与一般恒星平均半径约 150 万公里来比较,真是小得可以忽略;因此换言之,它是迄今已知最接近完美圆球状的天体。

天体会因自转的离心力而显得有点扁,且自转速率愈快者愈扁。我们的太阳自转一圈约 25~36 天,平均约 27 天左右,这种自转速率造成太阳的赤道半径约比极半径大了 10 公里左右:同理,地球的赤道半径与极半径的差异约为 21 公里。

Gizon 等人选择的这颗天体,编号为克卜勒 11145423(Kepler 11145123)的恒星,距离地球约 5,000 光年,其直径约为太阳的 2 倍,自转速度则比太阳慢 3 倍以上。Gizon 等人选择它进行研究的主要原因,是因为它有纯粹的正弦振荡(sinusoidal oscillation)可供研究。这种周期性的膨胀收缩,会使恒星亮度也随之周期的增亮变暗。美国航太总署(NASA)的克卜勒太空望远镜(Kepler)持续监测这颗恒星的振荡超过 4 年以上。

在不同恒星纬度上,通常会比较凸显某种振荡模式。在 Gizon 等人的研究中,他们比较了在低纬度和在高纬度各比较凸显的振荡模式的频率;从这个比对工作,Gizon 等人才估算出赤道半径和极半径的差异只有 3 公里,而这项测量的精确度为 ±1 公里。这个结果,不仅让克卜勒 11145123 比太阳还圆很多,而且还是宇宙所有曾测量过形状的自然天体中最圆的。

更让 Gizon 等人吃惊的是:这颗恒星比以它的自转速度该有的扁率还要小,换句话说,比理论上该有的形状还要圆。Gizon 等人认为或许是因为在这颗恒星的低纬度地区有磁场,影响了恒星振荡模式而让这颗恒星显得比较圆。就像可以利用日震(helioseismology)来研究太阳磁场一样,利用星震也可以研究那些及难直接观测到的遥远恒星的磁场,特别是那些弱磁场。

克卜勒 111451236 不是唯一拥有适切的振荡模式和曾做过精确亮度测量的恒星。所以,Gizon 等人计划要将上述的研究方式套用到克卜勒任务,还有未来的 TESS 及 PLATO 等太空任务观测到的其他恒星上。Gizon 等人特别着重在想了解自转速度和磁场强度会如何影响恒星形状这方面。看着原本只是个重要的天文物理理论,现在转变成可以观测,Gizon 等人都非常兴奋。

  • A well-rounded star

  (本文由 台北天文馆 授权转载)

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