近日，中國科學(xué)院云南天文臺研究人員利用星震學(xué)方法對一顆可能存在p模式震動的極小質(zhì)量白矮星（extremely low-mass white dwarf）進行了研究，不但實現(xiàn)了對白矮星內(nèi)部元素豐度輪廓的探測，而且對p模式震動的實在性提供了理論支持。相關(guān)研究成果以Asteroseismology of the Pulsating Extremely Low-mass White Dwarf SDSS J111215.82 + 111745.0: A Model with p-mode Pulsations Consistent with the Observations為題發(fā)表在《天體物理雜志》（The Astrophysical Journal）上。 

　　恒星內(nèi)部的某些不穩(wěn)定機制能夠激發(fā)振動，振動波在恒星內(nèi)部傳播并形成駐波，在恒星表面呈現(xiàn)出周期性震動。通過觀測和分析恒星震動的頻率，能夠讓人們了解恒星內(nèi)部發(fā)生的物理過程、探測恒星內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，這種研究手段被稱為星震學(xué)。恒星內(nèi)部的振動波存在兩種模式：一種是類似聲波的p模式（壓力模式），具有較高的頻率；另一種是類似重力內(nèi)波的g模式（重力模式），頻率較低。 

　　白矮星結(jié)構(gòu)和物態(tài)的特性，使得p模式震動不僅周期短（白矮星平均密度大），而且振幅?。ò装潜砻嬷亓姡?，以現(xiàn)有的觀測手段幾乎不能被探測到。然而，對于極小質(zhì)量白矮星（質(zhì)量小于0.2倍太陽質(zhì)量），p模式震動的周期可以長達100秒量級并具有可觀測的振幅，從而有可能被觀測到。在一顆名為SDSS J111215.82+111745.0的極小質(zhì)量白矮星上，人們探測到周期分別為107.56秒和134.275秒的震動信號，與理論預(yù)言的p模式震動周期相符，這是首次在白矮星上觀測到具有較高可信度的p模式震動，曾在相關(guān)研究領(lǐng)域內(nèi)引發(fā)廣泛關(guān)注。 

　　該工作中，研究人員選取SDSS J111215.82+111745.0作為研究對象，將兩個p模式震動信號包含到星震學(xué)模型中，連同另外5個g模式震動信號一起對模型參數(shù)進行限定。研究人員還對模型的氫/氦豐度輪廓進行了參數(shù)化處理（圖1），與恒星參數(shù)（恒星質(zhì)量、有效溫度）一起進行模型定標，在精確測定恒星參數(shù)的同時也獲得了該白矮星內(nèi)部氫/氦元素分布的信息（圖2），實現(xiàn)了對其內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)的探測。值得一提的是，通過星震學(xué)定標的最優(yōu)模型很好地再現(xiàn)了與觀測的p模式震動一致的結(jié)果，模型計算的兩個p模式震動的頻率與對應(yīng)的觀測值的偏差均小于1微赫茲。理論模型為確認該白矮星p模式震動的實在性提供了有力支持。 

　　相關(guān)研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的資助。 

　　論文鏈接 

圖1 對模型的氫豐度輪廓進行參數(shù)化處理的示意圖。確定輪廓的參數(shù)以紅色標記，這些參數(shù)確定了氫豐度輪廓（藍色曲線）。 

　　圖2 最優(yōu)模型確定的氫豐度輪廓（紅色）以及在最優(yōu)模型上對氫豐度輪廓進行微調(diào)時，模型與觀測匹配程度的變化情況。圖右側(cè)的色階表示模型與觀測的匹配程度，顏色越紅表示匹配程度越高。