開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)，為一個(gè)天文之謎提供了解決方案，美國(guó)宇航局開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡記錄到的恒星地震，幫助回答了一個(gè)長(zhǎng)期存在關(guān)于銀河系“圓盤(pán)”年齡的問(wèn)題。

現(xiàn)在在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》期刊上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，由澳大利亞ARC全天空天體物理三維卓越中心(ASTRO-3-D)的研究人員，帶領(lǐng)一個(gè)由38名科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)使用來(lái)自開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)，計(jì)算出銀河系的該圓盤(pán)大約有100億年歷史。

來(lái)自ASTRO-3-D和澳大利亞悉尼大學(xué)的主要作者Sanjib Sharma博士表示：這個(gè)發(fā)現(xiàn)無(wú)疑澄清了關(guān)于銀河一個(gè)謎。早期關(guān)于圓盤(pán)中恒星年齡分布的數(shù)據(jù)與為描述它而構(gòu)建的模型不一致，但沒(méi)有人知道錯(cuò)誤在哪里——數(shù)據(jù)或模型?，F(xiàn)在天文學(xué)家非常確定已經(jīng)找到了。銀河系和許多其他螺旋星系一樣，由兩個(gè)圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)組成，稱(chēng)為厚結(jié)構(gòu)和薄結(jié)構(gòu)。這個(gè)厚厚的圓盤(pán)只包含了銀河系總恒星的20%左右，根據(jù)它的垂直膨脹度和組成，被認(rèn)為是兩顆恒星中年齡較大的一顆。

為了找出到底有多老，天文學(xué)家們使用了一種名為星震學(xué)的方法：一種通過(guò)測(cè)量恒星地震的振蕩來(lái)識(shí)別恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法。來(lái)自ASTRO-3-D和新南威爾士大學(xué)的合著者Dennis Stello副教授解釋道：地震在恒星內(nèi)部產(chǎn)生聲波，使它們響起或振動(dòng)。產(chǎn)生的頻率告訴我們關(guān)于恒星內(nèi)部屬性的事情，包括他們的年齡。這有點(diǎn)像通過(guò)聽(tīng)小提琴發(fā)出的聲音來(lái)識(shí)別小提琴是斯特拉迪瓦里小提琴。這種年齡測(cè)定能研究人員基本上回顧時(shí)間，并辨別宇宙歷史上銀河系形成時(shí)的那個(gè)時(shí)期。

這種做法被稱(chēng)為銀河考古學(xué)，但并不是說(shuō)研究人員實(shí)際上聽(tīng)到了恒星地震產(chǎn)生的聲音，取而代之的是尋找內(nèi)部運(yùn)動(dòng)如何反映在亮度的變化中。恒星只是充滿(mǎn)氣體的球形儀器，但它們的振動(dòng)很小，所以必須非常仔細(xì)地觀(guān)察。開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的精細(xì)亮度測(cè)量非常適合這種情況，望遠(yuǎn)鏡非常靈敏，當(dāng)跳蚤經(jīng)過(guò)時(shí)，它可以探測(cè)到汽車(chē)前燈的暗淡。2009年發(fā)射后的四年里，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡提供的數(shù)據(jù)給天文學(xué)家?guī)?lái)了一個(gè)問(wèn)題：這些信息表明，圓盤(pán)中有更年輕的恒星，比模型預(yù)測(cè)的要多。

科學(xué)家面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題是：是模型錯(cuò)了，還是數(shù)據(jù)不完整？然而，在2013年，開(kāi)普勒發(fā)生故障，美國(guó)宇航局對(duì)其重新編程，使其在減少能力的情況下繼續(xù)工作——這段時(shí)間被稱(chēng)為K2任務(wù)。這個(gè)項(xiàng)目涉及到一次對(duì)天空許多不同部分進(jìn)行80天的觀(guān)察。這些數(shù)據(jù)的第一部分為夏爾馬博士和來(lái)自麥格理大學(xué)、澳大利亞國(guó)立大學(xué)、新南威爾士大學(xué)和西澳大利亞大學(xué)的同事們提供了豐富的新來(lái)源。美國(guó)、德國(guó)、奧地利、意大利、丹麥、斯洛文尼亞和瑞典的其他機(jī)構(gòu)也加入了他們的研究分析。

一項(xiàng)新的光譜分析表明，厚盤(pán)中恒星的現(xiàn)有模型中，包含的化學(xué)成分是錯(cuò)誤的，這影響了對(duì)它們年齡的預(yù)測(cè)。考慮到這一點(diǎn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，觀(guān)測(cè)到的星震數(shù)據(jù)現(xiàn)在與模型預(yù)測(cè)“非常吻合”。這些結(jié)果為星震學(xué)估計(jì)年齡的分析能力提供了強(qiáng)有力的間接驗(yàn)證。來(lái)自K2的更多數(shù)據(jù)仍有待分析，結(jié)合美國(guó)宇航局凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星(TESS)收集的新信息，將導(dǎo)致對(duì)圓盤(pán)內(nèi)更多恒星年齡的準(zhǔn)確估計(jì)，這將有助于我們解開(kāi)銀河系的形成歷史。

博科園｜研究/來(lái)自：Science in Public

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz2861

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