科學家解開恆星自轉之謎

磁場有助於解釋為什麼一些恆星的自轉速度比天文學家認為的要慢

Graphic shows a star's actual and predicted spin rates with the core spinning slower in the actual scenario.

Lucy Reading-Ikkanda

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天文學家可以透過觀察“星震”——相當於我們星球上地震的地震性震動——來測量恆星的自轉速度。然而,這些觀測結果提出了一個謎題,因為許多恆星的自轉速度似乎比它們應該的要慢。在一項新的研究中,研究人員模擬了磁場如何在恆星的內部層中增長,從而減緩其自轉。

許多恆星的核心在某個時候會收縮,尤其是在它們生命的末期,當它們停止在核心中融合氫時。通常這種收縮會加速恆星的自轉,就像花樣滑冰運動員在收回手臂時會轉得更快一樣。將更多的質量集中在一個更小的空間內,將迫使物體加速以保持角動量。

圖片來源:Lucy Reading-Ikkanda


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但是,許多恆星的實際自轉速度比理論預測的要慢,尤其是在老恆星中。

圖片來源:Lucy Reading-Ikkanda

在一個新的數值模型中,研究人員發現,恆星輻射層內部微小而隨機的磁場可以被等離子體的流動放大。一旦足夠強大,這種磁場就會激發恆星等離子體中的湍流,而湍流反過來又增強磁場,從而促進湍流,依此類推。

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這種磁力對恆星的等離子體施加強大的扭矩,減緩其自轉。“它會產生制動效果,” 法國蔚藍海岸大學的科學家Florence Marcotte說,她是發表在Science雜誌上的這項研究的合著者。

圖片來源:Lucy Reading-Ikkanda;來源:“模擬輻射恆星層中透過發電機作用的自旋減速”,作者:Ludovic Petitdemange、Florence Marcotte和Christophe Gissinger,發表於Science,第379卷;2023年1月20日(參考文獻

這種機制與中子星和白矮星自轉速度的觀測結果相符。它也可能發生在太陽的輻射區內。

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Clara Moskowitz是《大眾科學》的高階編輯,她在那裡負責報道天文學、太空、物理學和數學。她在《大眾科學》工作了十年;此前她在Space.com工作。Moskowitz曾對火箭發射、太空梭升空和著陸、亞軌道太空飛行訓練、山頂天文臺等進行現場報道。她擁有衛斯理大學天文學和物理學學士學位,以及加州大學聖克魯茲分校科學傳播研究生學位。

更多作者:Clara Moskowitz

Lucy Reading-Ikkanda是一位科學資訊設計師、藝術總監和插畫家,居住在紐約州貝德福德。

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《大眾科學》雜誌 第328卷 第6期本文最初以“恆星自轉之謎”為題發表在《大眾科學》雜誌 第328卷 第6期 (), 第88頁
doi:10.1038/scientificamerican0623-88
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