好圓的恆星啊!克卜勒 11145123 是宇宙中迄今已知最圓的天體

作者 | 發布日期 2016 年 11 月 26 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學
The star Kepler 11145123 is the roundest natural object ever measured in the universe. Stellar oscillations imply a difference in radius between the equator and the poles of only 3 km. This star is significantly more round than the Sun.

恆星看似成圓球狀,其實並不是正圓。來自德國普朗克太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research)和哥廷根大學(University of Göttingen)的天文學家 Laurent Gizon 等人,利用星震法(asteroseismology)成功地精確測量出一顆自轉速度非常慢的恆星的扁率(oblateness),結果發現它是宇宙中迄今已知扁率最小的天體,它的赤道半徑與極半徑相差只有 3 公里,與一般恆星平均半徑約 150 萬公里來比較,真是小得可以忽略;因此換言之,它是迄今已知最接近完美圓球狀的天體。



天體會因自轉的離心力而顯得有點扁,且自轉速率愈快者愈扁。我們的太陽自轉一圈約 25~36 天,平均約 27 天左右,這種自轉速率造成太陽的赤道半徑約比極半徑大了 10 公里左右:同理,地球的赤道半徑與極半徑的差異約為 21 公里。

Gizon 等人選擇的這顆天體,編號為克卜勒 11145423(Kepler 11145123)的恆星,距離地球約 5,000 光年,其直徑約為太陽的 2 倍,自轉速度則比太陽慢 3 倍以上。Gizon 等人選擇它進行研究的主要原因,是因為它有純粹的正弦振盪(sinusoidal oscillation)可供研究。這種周期性的膨脹收縮,會使恆星亮度也隨之周期的增亮變暗。美國航太總署(NASA)的克卜勒太空望遠鏡(Kepler)持續監測這顆恆星的振盪超過 4 年以上。

在不同恆星緯度上,通常會比較凸顯某種振盪模式。在 Gizon 等人的研究中,他們比較了在低緯度和在高緯度各比較凸顯的振盪模式的頻率;從這個比對工作,Gizon 等人才估算出赤道半徑和極半徑的差異只有 3 公里,而這項測量的精確度為 ±1 公里。這個結果,不僅讓克卜勒 11145123 比太陽還圓很多,而且還是宇宙所有曾測量過形狀的自然天體中最圓的。

更讓 Gizon 等人吃驚的是:這顆恆星比以它的自轉速度該有的扁率還要小,換句話說,比理論上該有的形狀還要圓。Gizon 等人認為或許是因為在這顆恆星的低緯度地區有磁場,影響了恆星振盪模式而讓這顆恆星顯得比較圓。就像可以利用日震(helioseismology)來研究太陽磁場一樣,利用星震也可以研究那些及難直接觀測到的遙遠恆星的磁場,特別是那些弱磁場。

克卜勒 111451236 不是唯一擁有適切的振盪模式和曾做過精確亮度測量的恆星。所以,Gizon 等人計劃要將上述的研究方式套用到克卜勒任務,還有未來的 TESS 及 PLATO 等太空任務觀測到的其他恆星上。Gizon 等人特別著重在想了解自轉速度和磁場強度會如何影響恆星形狀這方面。看著原本只是個重要的天文物理理論,現在轉變成可以觀測,Gizon 等人都非常興奮。

(本文由 台北天文館 授權轉載) 

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