一闪一颤

在50亿年左右的时间里，当太阳耗尽了其核心的氢，它就会膨胀并变成一颗红巨星。与太阳100多亿年的生命相比，它的这一生命阶段——以及其它质量是它两倍的恒星的生命阶段——相对较短。这颗红巨星的亮度将是太阳的1000倍，突然，其核心深处的氦将开始融合成碳，这一过程被称为“氦核闪光”。“在这之后，这颗恒星会安静地融合1亿年的氦。

天体物理学家已经在理论和模型中预测了这些闪光50年了，但从来没有观测到。然而，《自然·天文学快报》的一项新研究表明，这种情况可能很快就会改变。

“氦核心flash的影响是明显的预测模型,但我们没有发现观察,直接反映它们,”合著者说Jørgen Christensen-Dalsgaard,西蒙斯著名的加州大学圣巴巴拉分校的访问学者的Kavli理论物理研究所(KITP)和丹麦奥胡斯大学的教授。

像太阳这样的恒星是由氢聚变成氦在温度在1500万K .氦,然而,需要更高的温度比氢、1亿K左右,开始融合成碳,所以它简单地积累在氢的核心而壳继续燃烧。与此同时，恒星膨胀到与地球轨道相当的大小。最终，恒星的核心达到了完美的状态，引发了氦的剧烈燃烧:氦核的闪光。在接下来的200万年里，地核经历了几次闪光，然后进入一种更静态的状态，在大约1亿年的时间里，它继续将地核中的所有氦燃烧成碳和氧。

氦核闪光对我们了解低质量恒星的生命周期起着不可或缺的作用。不幸的是，从遥远恒星的核心收集数据是非常困难的，所以科学家们一直无法观察到这种现象。

现代太空天文台的力量，如开普勒、CoRoT和现在美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星(TESS)有望改变这一现状。Christensen-Dalsgaard解释说:“从太空中获得的非常灵敏的测量数据使我们有可能观察到大量恒星亮度的细微变化。”

氦核的闪光产生了一系列不同的波，在恒星中传播。这导致恒星像铃铛一样振动，表现为整体亮度的微弱变化。对恒星脉动的观测已经教会了天文学家恒星内部的过程，就像地质学家通过研究地震来了解地球内部一样。这种技术被称为星震学，已经成为天体物理学中一个蓬勃发展的领域。

核心闪光的发生非常突然，就像地震一样，开始于一个非常有能量的事件，然后是接下来200万年中一系列相继发生的较弱的事件——这是大多数恒星生命中相对较短的一段时间。正如2012年由KITP主任Lars Bildsten和KITP高级研究员Bill Paxton领导的一篇早期论文所示，这些恒星的脉动频率对核心的条件非常敏感。因此，星震学可以为科学家提供信息，测试我们对这些过程的理解。

“我们当时很兴奋，因为这些新的太空能力可能会让我们确认这一长期研究的恒星演化。然而，我们没有考虑到这些作者所探索的更令人兴奋的可能性，即利用强对流恒星来获得恒星振铃。”Bildsten说。

这项新研究的主要目的是确定这些闪光区域是否能激发足够大的脉冲，使我们能够看到。经过几个月的分析和模拟，研究人员发现，许多应该是比较容易观察到的。

Christensen-Dalsgaard说:“我当然很惊讶，这个机制竟然运行得这么好。”

在这篇论文中详细介绍的新的和有希望的角度是，天文学家一直在研究一种非常特殊的——到目前为止还不是很了解的——被称为亚矮星B的恒星的过程。这些是前红巨星，由于未知的原因，它们失去了大部分的外层氢。亚矮星B为科学家们提供了一个独特的机会，可以更直接地探测恒星的热内核。更重要的是，剩下的薄薄的一层氢还不够厚，不足以减弱重复的氦核闪烁所产生的振荡，这给了研究人员一个直接观察它们的机会。

该研究首次提供了关于氦聚变点火时恒星模型预测的复杂过程的观测信息。Bildsten指出:“这项工作充分利用了由前KITP研究生Daniel Lecoanet领导的一系列流体动力学计算。”“如果这一切都能实现，这些恒星可能会为这个天体物理学的基本难题提供一个新的试验场。”

Christensen-Dalsgaard说他渴望将这些发现应用到实际数据中。事实上，氦核闪烁可能已经被观测到了。由CoRoT和Kepler观测到的几颗恒星显示出无法解释的振荡，与氦核闪烁的预测相似。他解释说，在未来的研究中，TESS将被证明是至关重要的，因为它将观测到一整条恒星带，其中包括几颗可以探测到这些脉动的恒星。这将为模型提供进一步的有力测试，并洞察我们的太阳的未来。