每日短讯:中科院云南天文台在白矮星p模式震动研究方面取得进展

2023-02-14 10:28:28    来源:


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近日,中国科学院云南天文台恒星物理研究团组苏杰和李焱研究员合作,利用星震学方法对一颗可能存在p模式震动的极小质量白矮星(extremely low-mass white dwarf)进行了研究,不但实现了对白矮星内部元素丰度轮廓的探测,而且对p模式震动的实在性提供了理论支持。该研究成果以题为 “Asteroseismology of the Pulsating Extremely Low-mass White Dwarf SDSS J111215.82 + 111745.0: A Model with p-mode Pulsations Consistent with the Observations”的论文发表在《天体物理杂志》(The Astrophysical Journal)上。 

恒星内部的某些不稳定机制能够激发振动,振动波在恒星内部传播并形成驻波,在恒星表面呈现出周期性震动。通过观测和分析恒星震动的频率,能够让我们了解恒星内部发生的物理过程、探测恒星内部的组成和结构,这种研究手段被称为星震学。恒星内部的振动波存在两种模式:一种是类似声波的p模式(压力模式),具有较高的频率;另一种是类似重力内波的g模式(重力模式),频率较低。 

白矮星结构和物态的特性,使得p模式震动不仅周期短(白矮星平均密度大),而且振幅小(白矮星表面重力强),以现有的观测手段几乎不能被探测到。然而,对于极小质量白矮星(质量小于0.2倍太阳质量),p模式震动的周期可以长达100秒量级并具有可观测的振幅,从而有可能被观测到。在一颗名为SDSS J111215.82+111745.0的极小质量白矮星上,探测到两个周期分别为107.56秒和134.275秒的震动信号,与理论预言的p模式震动周期相符。这是首次在白矮星上观测到具有较高可信度的p模式震动,曾在相关研究领域内引发了广泛的关注。 

在本项工作中,研究人员选取SDSS J111215.82+111745.0作为研究对象,将两个p模式震动信号包含到星震学模型中,连同另外5个g模式震动信号一起对模型参数进行限定。研究人员还对模型的氢/氦丰度轮廓进行了参数化处理(见图1),与恒星参数(恒星质量、有效温度)一起进行模型定标,在精确测定恒星参数的同时也获得了该白矮星内部氢/氦元素分布的信息(见图2),实现了对其内部组成和结构的探测。更值得一提的是,通过星震学定标的最优模型很好地再现了与观测的p模式震动一致的结果,模型计算的两个p模式震动的频率与对应的观测值的偏差均小于1微赫兹。理论模型为确认该白矮星p模式震动的实在性提供了有力的支持。 

本项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项的资助。 

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