东方时讯网星星的闪烁中隐藏着秘密。由熨斗研究所和西北大学的科学家领导的一个研究小组创建了首个计算机模拟，展示了恒星深处的搅动如何导致恒星的光闪烁。这种效应与地球大气层引起的夜空中可见的星星闪烁不同。
研究人员于7月27日在《自然天文学》杂志上报告称，通过仔细观察恒星固有的闪烁，天文学家有一天可以利用模拟来更多地了解比太阳更大的恒星内部发生的情况。
该研究的合著者、纽约市熨斗研究所计算天体物理中心(CCA)的研究科学家马泰奥·坎蒂洛(MatteoCantiello)表示，这种影响太小，目前的望远镜无法捕捉到。随着望远镜的改进，这种情况可能会改变。坎蒂洛说：“我们将能够看到核心的特征，这将非常有趣，因为这将是探测恒星内部区域的一种方法。”
该研究的主要作者、西北大学博士后研究员埃文·安德斯(EvanAnders)表示，更好地了解恒星内部结构将有助于天文学家了解恒星如何形成和演化、星系如何组装以及我们呼吸的氧气等重元素是如何产生的。
3D模拟大型恒星核心(中心)的湍流对流如何产生向外波动的波，并为恒星表面附近的共振提供动力。通过研究振动引起的恒星亮度变化，科学家有一天可以更好地了解大恒星核心深处的过程。图片来源：EHAnders等人/《自然天文学》2023
“恒星核心的运动会像海洋上的运动一样发射波浪，”安德斯说。“当波到达恒星表面时，它们会使其以天文学家能够观察到的方式闪烁。我们第一次开发了计算机模型，使我们能够确定恒星应该因以下原因闪烁多少：这些波。这项工作使未来的太空望远镜能够探测恒星形成我们赖以生存和呼吸的元素的中心区域。”
有趣的是，新的模拟还扩大了长达数年的恒星之谜。天文学家一直观察到一种无法解释的脉冲或“红噪声”，导致炽热大质量恒星的亮度波动。
一个流行的观点是恒星核心的对流导致了这种闪烁。然而，新的模拟表明，核心对流引起的闪烁太微弱，无法与观察到的红噪声相匹配。研究人员在他们的新论文中报告说，肯定是有其他原因造成的。
古斯塔夫·霍尔斯特(GustavHolst)的“木星”可视化通过三种大小的大质量恒星进行了展示。图片来源：西北大学
深深的挤压
恒星的对流由其核心的核反应堆提供动力。在恒星的中心，巨大的压力将氢原子挤压在一起形成氦原子以及一些多余的能量。这种能量产生热量，导致等离子体团块像熔岩灯中的粘液一样上升。
但与熔岩灯不同的是，对流像一锅沸水一样湍急。这种运动产生的波浪就像地球海洋中的波浪一样。然后这些波向外传播到恒星表面，在那里压缩和减压恒星的等离子体，导致恒星的光线变亮和变暗。通过研究恒星的亮度，科学家们意识到他们或许能够了解恒星核心的情况。
“一闪一闪亮晶晶”的视觉效果通过三种大小的大质量恒星进行播放。图片来源：西北大学
不过，坎蒂洛说，在计算机中模拟波的产生和传播非常困难。这是因为，虽然恒星核心中的波产生流持续几周，但产生的波可以持续数十万年。将这些截然不同的时间尺度(几周和数百年)连接起来是一个严峻的挑战。
研究人员从另一种形式的波中获得了灵感：构成音乐的声波。他们意识到核心中对流引起的波的产生就像音乐厅里的一群音乐家。音乐家弹奏乐器时发出的声音在场地周围弹跳时会发生变化。
研究人员发现，他们可以首先计算对流引起的波的未改变的“歌曲”，然后应用复制恒星声学特性的滤波器，这一过程与专业音响工程师的过程类似。