红巨星缓慢的亮度脉动可能是由于伴星吸收周围尘埃物质造成的

许多红巨星发出的缓慢且稳定的脉动有了能够解释的成因。根据新的分析资料显示,这些神秘的亮度波动不是由恒星的内部机制所引起,而是由其伴星在吸收这颗垂死恒星的尘埃云间歇性遮蔽所导致的。

当低于太阳质量8倍左右的中型恒星到达生命的终点时,它们会经历一些戏剧性的变化。在其核心将所有的氢都融合为氦时,内部的核聚变停止,核心开始收缩,这会把更多的氢带进核心附近的区域,形成一个氢外壳,然后,其表面的核聚变再次开始,这又称为氢外壳燃烧。

在这段时间里,恒星的外层膨胀很多。例如,当这种情况最终发生在太阳上时,它会膨胀到超过地球的轨道,这是恒星演化中的红巨星分支。红巨星的亮度经常在一定的周期内有不同的波动现象,这是由于恒星膨胀、收缩的过程时,波与波之间在恒星内部持续反弹造成的。

红巨星缓慢的亮度脉动可能是由于伴星吸收周围尘埃物质造成的

另一个较长的波动过程被称为「长次周期」则更加神秘,它比一般的波动周期更长,并非所有的巨型分支恒星都有「长次周期」,但是观测资料证明很多都有,科学家们已经在所有已知的巨型分支恒星中的三分之一里发现它们有同样的特征,但前述的方法并没办法解释这个「长次周期」的成因。

为了弄清这一谜团的真相,波兰华沙大学的一组研究团队对具有「长次周期」的红巨星进行了深入研究,根据现有的调查数据,他们整理了16,000颗恒星的光学和中红外光观测数据,从中提取了大约700颗恒星,并绘制了光变曲线图。在所有恒星的光变曲线图分析中,如预期的那样,有一个很大的下降,这与恒星变暗的周期相对应。但其中大约有一半的恒星在红外光波段上,会出现第二次较浅的波,而且反而是亮度微升。

研究团队认为,中红外光的亮度降低通常是由尘埃吸收了星光所引起的,这可以很好地解释红巨星周围发生的事情。如果一颗恒星正在被一颗较小的伴星围绕并吸走该恒星的物质,拖着一条长长的尘埃云,那么当它从我们和恒星之间的视线上经过时,会使所有波长的星光下降。然后,当这个尘埃云绕到恒星的另一侧时,我们将能够看到中红外光,因为星光被吸收并重新发光。根据研究小组的分析,光变曲线的振幅表明,这种伴星要么是一颗质量很低的恒星,要么就是一颗棕矮星,如果这些伴星是棕矮星,它们可能是作为较小的系外行星开始生命的,并从红巨星的外壳吸收物质,这表示大多数「长次周期」较长的红巨星的轨道上曾经有系外行星,这一发现同时也可以让「长次周期」巨型分支恒星用作研究银河系行星数量的标记,该研究发表在《天文物理学期刊快报》上。

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