天文學家以星震技術解開大質量恆星構造之謎

天文學家將大質量恆星稱為宇宙化學工廠，它們通常以壯麗的超新星爆炸終結生命，並形成許多元素。這些恆星內度元素的混合方式，對我們了解在超新星爆炸之前的演化過程相當重要。一組國際團隊通過觀測來自恆星的震波，測量其內部的結構，雖然科學家以前也曾使用過這項技術，但此研究是首次同時對龐大數量的恆星觀測，結果發現恆星內部非常多樣性，而且與恆星質量和年齡沒有明顯的相關性。

恆星生命史中，大多數時間是核心以氫核融合為氦。大質量恆星在核心之外會形成對流現象，對流與自轉等過程可以有效地除去核心的氦，並以外層的氫代替，如此能使恆星的壽命比預期還長。有種間接觀測恆星內部的方法：星震學，可透過研究恆星外部的振蕩，藉以探索恆星內部結構。如同以地震了解地球結構。

團隊以刻卜勒（Kepler）太空望遠鏡的觀測資料研究26顆緩慢脈動的B型光譜恆星，它們的質量比太陽大上三到八倍，以十二小時到五天左右的週期擴展和收縮，亮度變化最多可達到5％，團隊認為此振盪模式對核心附近的條件特別敏感。研究人員還發現，所觀察到的恆星內部具多樣性，有些恆星幾乎沒有混合現象，而另一些恆星的內部混合程度則高出一百萬倍，而且與恆星的質量或年齡等因素無關。主要是受內部旋轉的影響，但還有其他原因需進一步確認。

團隊也計劃使用美國太空總署凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）的數據來研究OB星協中的大質量恆星的振盪，它們的恆星數量為十至一百多顆，質量為三至一百二十個太陽質量。由於OB星協的恆星是從相同的分子雲中誕生，具有相似的年齡與成分，研究其星震能提供瞭解大質量恆星內部特性的新契機。

【圖：菲利普·埃德爾曼（Philipp Edelmann）；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年5月10日出版的《自然-天文學》期刊