類太陽振盪

類太陽振盪是指恆星中的振盪,它們以與太陽相同的方式激發,即由其外層的湍流對流激發。展現類太陽振盪的恆星稱為類太陽振盪器。振盪為靜態壓力與混合壓力-重力模式,激發頻率範圍,振幅大致呈鐘形分布。與不透明度驅動振盪器不同,頻率範圍內的所有模態皆被激發,使振盪相對容易辨識。 表面對流也會阻尼這些模式,每個模式在頻率空間中都被一條洛倫茲曲線很好地近似,該曲線的寬度對應於該模式的壽命:衰變越快,洛倫茲分布範圍越廣。所有具有表面對流帶的恆星預計都會展現類太陽振盪,包括冷主序星(表面溫度可達約7,000K)、副巨星和紅巨星。由於振盪幅度極小,對它們的研究因太空任務而大幅進步 (主要是COROT和克卜勒)。

類太陽振盪已被用來精確測定行星載體恆星的質量與半徑,從而提升行星質量與半徑的測量。

紅巨星
在紅巨星中,觀察到混合模式,這些模式部分直接對恆星核心性質敏感。這些特徵被用來區分核心燃燒氦氣的紅巨星與仍僅在殼層中燃燒氫的紅巨星,以證明紅巨星核心的旋轉速度比模型預測的還要慢,並限制核心的內部磁場。

階梯圖
({{langx|en|Birmingham Solar Oscillations Network,縮寫為BiSON)的中低角度模態資料,繪製的太陽階梯圖。。同角度度數的模式\ell在高頻下形成大致垂直的線條,這是模式頻率漸近行為所預期的。]]

振盪功率的峰值大致對應較大恆星的較低頻率和徑向階數。對太陽而言,最高振幅模式出現在約3 mHz的頻率,階級為n_\mathrm{max}\approx20,且未觀察到混合模態。對於質量較大且演化更後期的恆星,這些模式的徑向階數較低,整體頻率也較低。混合模式可見於演化後期的恆星。原則上,這類混合模式也可能存在於主序星中,但它們的頻率太低,無法激發到可觀測的振幅。給定角度數ell的高階壓力模式預期頻率大致均勻分布,具有一種特徵性間距,稱為大間隔\Delta\nu。這促成了階梯圖,該圖中模式頻率繪製為除大距離的頻率,特定角度度的模式大致形成垂直的脊狀結構。

縮放關係
最大振盪功率的頻率被接受的:大致上會隨聲學截止頻率變化,超過此頻率的波能在恆星大氣中傳播,因此不會被困住,也不會對靜止模式有貢獻。這給出

:\nu_\mathrm{max}\propto\frac{g}{\sqrt{T_\mathrm{eff}}}

同樣地,頻率間隔也很大\Delta\nu,已知與密度的平方根大致成正比::

:\Delta\nu\propto\sqrt{\frac{M}{R^3}}

結合有效溫度估計,可直接求解恆星的質量與半徑,並根據已知太陽數值的比例常數求解。這些稱為縮放關係:

:M\propto\frac{\nu_\mathrm{max}^3}{\Delta\nu^4}T_\mathrm{eff}^{3/2}
:R\propto\frac{\nu_\mathrm{max}}{\Delta\nu^2}T_\mathrm{eff}^{1/2}

等價地,如果知道恆星的光度,那麼溫度可以透過黑體光度關係來替代 L\propto R^2T_\mathrm{eff}^4,這會得到

:M\propto\frac{\nu_\mathrm{max}^{12/5}}{\Delta\nu^{14/5}}L^{3/10}
:R\propto\frac{\nu_\mathrm{max}^{4/5}}{\Delta\nu^{8/5}}L^{1/10}

一些明亮的類太陽振盪器

  • 南河三
  • 南門二 A和B
  • 天市左垣三(武仙座μ)

相關條目

  • 星震學
  • 日震學
  • 變星

參考文獻
外部連結

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