【航向宇宙】星星聲琤瑽:星震學揭發恆星內在秘密

■ 科學家發現麒麟座裡的一顆恆星會發出週期性改變的聲波,清脆有如鈴響。這顆星星的條件類似太陽,不過生命週期較短,因此研究它可以給予人們進一步瞭解太陽系的機會。

Monoceros

編譯 ∣ 汪芃

  考考你:星星在磁週期中會發出什麼聲音?如果我們談的是大家鍾愛的HD 49933這顆星,那最近美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research)的科學家與法國及西班牙團隊已合作研究並揭曉謎底了,答案是這顆星會發出鈴響般的聲音。這份研究成果已於上週在《科學》雜誌(Science)的Brevia版面(此版位廣泛摘錄各主題的科學研究成果)中發表。

  研究人員採用法國國家太空研究中心與歐洲太空總署「對流旋轉和行星橫越」任務(Convection Rotation and Planetary Transits)所蒐集的187天資料,研究HD 49933發出的聲波;HD 49933是一顆在麒麟星座(Monoceros)裡閒蕩、獨善其身的星星。麒麟座也就是大家熟知的獨角獸星座。(從地球出發,飛100個光年後,到獵戶座向東轉,就會到麒麟座啦。)

  美國國家大氣研究中心的科學家利用「星震學」(stellar seismology)技術,分析聲變差,檢測暗藏玄機的變化模式,即所謂「特徵」(signatures),可偵測出磁活動特別活躍的區域,也就是「星斑」(starspots)所在位置;星斑即類似我們太陽的太陽黑子。

  令人玩味的是,HD 49933「鈴響」的模式會隨著循環週期改變,在磁週期的最高峰,這顆星發出的聲音音調最高,而音量最小,接著又會開始一個新的磁週期,如此週而復始。

  早在1610年,義大利科學家伽利略(Galileo)就以望遠鏡發現了太陽黑子,寫下天文史新頁。雖然有些史學家認為第一個觀測到太陽黑子的是哈里奧特(Thomas Harriot)。自1849年起,蘇黎世天文臺(Zurich Observatory)即開始定期觀測太陽黑子活動,早期是計算黑子群的數量,後來則精密偵測太陽黑子的總數。

投影片播映:從新的角度看太陽--第一座太陽動態觀測站拍攝到的影像

  時至今日,天文學家仍使用類似技術來監測太陽活動週期,只是以尖端科技加以改良。觀測太陽週期十分重要,因為這個磁活動週期正是直接影響地球接收輻射多寡的關鍵,也是偶爾發生的地磁暴(geomagnetic storms)形成的原因,而地磁暴往往會癱瘓電力網絡及人造衛星,干擾通訊活動。(你也不希望太陽突然鬧個脾氣,Google地圖的街景服務就因此沒了吧?)

  HD 49933這顆星很有意思,因為它的磁週期與我們太陽11年的磁週期很相似,但時間短很多,一個週期不到一年,因此這顆星就像是天文物理學研究中的「果蠅」。(生物學研究中常使用果蠅,因為果蠅生命週期十分短暫,便於觀測。)因此,要觀察數個磁週期也不需花費太久時間,蘊含奧秘的變化模式夾帶許多資訊,而觀察HD 49933有利取得更多資訊,可望使我們更瞭解太陽及其他恆星內部深處的磁活動。

  此外,HD 49933或許也有助發現適合發展外星生命的星系,因為恆星表面的磁活動可能影響行星的「可居住條件」。

  即便如此,當務之急仍是採集更多資料!下一步,科學家將分析「對流旋轉和行星橫越」任務衛星觀測範圍內其他恆星的聲變差,以及美國太空總署(NASA)克卜勒太空望遠鏡(Kepler)所蒐集的資料,瞭解HD 49933這麼短的磁週期究竟是僥倖,或是多數恆星都有的常態。畢竟,如果不明白我們的太陽在恆星大家族中的定位,又怎麼能對它有深刻的全盤了解呢?


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延伸閱讀:Distant star’s sound waves reveal cycle similar to the Sun’s(UCAR)

責任編輯:MissZoe

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5 thoughts on “【航向宇宙】星星聲琤瑽:星震學揭發恆星內在秘密

  • 2010 年 09 月 06 日 at 22:12:39
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    剛看到這篇文章時,其實有點疑惑:「星星在真空中發出鈴聲?」
     
    google了一下,發現大概是這樣:文中提到的聲波其實是在表面以下的振動波,如地震一般在星體上傳來傳去,最後形成某種形式的共振。這樣的共振會透過都卜勒效應影響星光的頻率,地球上的人們就可以從遠方的電磁波中聽出聲音,就像收音機的原理一樣。
     
    不過在找到的一些資料中,量測這種聲音的頻率單位都是「百萬分之一赫茲(microHZ)」,遠低於肉耳可聽見的範圍。這麼一來,連結文章裡的「星星會發出聲響,像個鈴鐺一樣」("the star is ringing like a bell")應該只是單純描述共振現象的譬喻,倒不是說它真的聽起來像鈴聲了。

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    • 2010 年 09 月 07 日 at 10:01:28
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      感謝補充:p

      我想這篇英文新聞應該是為了向克卜勒致敬(他們使用了克卜勒望遠鏡進行觀測),而強調了萬物有聲的部分。
      克卜勒在《世界的和諧》(Harmonices Mundi)裡把行星都想成音符,這也只是個比喻,它們並不真的能發出人耳可聞的聲音。

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  • 2010 年 09 月 07 日 at 13:13:31
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    許多科學工作,科學家是帶著別人或自己的信念、假想、遐想、聯想、幻想,甚至是一些妄想,踟躕前行,其中有些會掙脫禁梏,開創新猷,其中最難的是來自自身的束縛與禁忌。
    我認為克卜勒是真的相信頭上三尺是有harmony的。
    所以the star is ringing like a bell是指細微而清晰嗎?

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    • 2010 年 09 月 08 日 at 01:37:21
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      應該只是在講聲音的共振,而非定性或定量的描述。像這個網頁中提到的:
       
      http://www.physics.usyd.edu.au/ioa/Main/StellarOscillations
       
      裡面的文字敘述是:
       
      星體是一顆由氣體組成的球。在受到激發的情況下,會以許多種不同的模式振動、分別帶著僅有些許不同的頻率,就如同一個(有固定音高的)鐘。

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  • 2011 年 09 月 15 日 at 12:37:28
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    謝謝您的分享

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