天文學家發現“更年期”恒星全新演化標記

　　近日，山西大學理論物理研究所副教授牛家樹與太原師范學院物理系副教授薛會芳共同在《天文與天體物理》（Astronomy and Astrophysics）上發表了研究成果。論文審稿人指出，這篇文章闡述了在三模式大振幅盾牌座δ型變星中尋找共振融合模式的重要結果，尤為引人關注的是，這些恒星都處于后主序演化階段。

　　論文第一作者和通訊作者牛家樹告訴《中國科學報》，一顆恒星在形成之后的演化過程中，其內部結構會不斷改變。而在某些演化階段，恒星對應的特殊內部結構將會使其光度和半徑出現周期性變化，這種恒星稱為脈動變星。通過對各類不同的脈動變星“把脈問診”，天文學家就能夠推斷出其內部結構和演化狀態。這門小眾的學科叫星震學。

　　很多脈動變星表現出不止一個脈動周期，不同的脈動周期對應著不同的脈動模式，不同的脈動模式展現了恒星內部結構中不同的信息細節。

　　從對稱性的角度出發，這些脈動模式可以分為徑向模式和非徑向模式。其中徑向模式展現為恒星整體的收縮與膨脹，而非徑向模式則展現為恒星表面局部的收縮與膨脹。

　　此前他們的研究發現了一種新的脈動模式，即共振融合模式，這是一種由徑向和非徑向脈動模式共振產生的脈動模式，其兼具兩者的特征。而當某些變星中產生共振融合模式時，其對應的恒星內部結構恰好就是其演化到“更年期”時所特有的結構。

　　隨著一顆恒星逐漸演化離開主序，其內部的氫核將變成氦核，而內部的氫核聚變將轉移到殼層中。在赫羅圖上，這種演化階段的恒星將快速穿過所謂“赫氏縫隙”，該階段也成為恒星一生當中穩定演化最為迅速的階段之一。正因為恒星處于該“更年期”的時間很短，所以天文觀測中能夠被證實處于該演化階段的恒星非常少。

　　這項研究利用來自凌星系外行星巡天衛星（TESS）的測光數據，對五顆徑向三模式的大振幅盾牌座δ型變星（HADS）進行分析后發現，之前學界認為的徑向三模式HADS中的第三個脈動模式并非徑向模式，而是此前提出的共振融合模式。

　　更為重要的是，通過星震學的方法，他們證實，這五顆恒星都處于氦核+殼層氫燃燒的后主序演化階段，并正在快速穿過赫氏縫隙。這意味著共振融合模式成為了此類特殊恒星處于演化“更年期”的特殊標記。在未來，擁有這些特殊標記的、稀有的三模式HADS將為我們研究恒星在赫氏縫隙內的穩定、快速演化提供珍貴的樣本，也將為恒星演化理論的驗證和發展提供可靠的“標準時鐘”。

　　該項工作利用了TESS衛星的數據，并得到了國家自然科學基金青年項目的支持。