倾斜的磁场

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科学家预测，我们的星球注定要灭亡。在几十亿年后，太阳将耗尽其氢燃料并膨胀成一颗红巨星——一颗大到会烧焦、变黑并吞噬内行星的恒星。
恒星的核心是理解一系列恒星体的关键，从原恒星到白矮星，因为它们核心深处隐藏着一种可以塑造恒星命运的无形力量：磁场。
恒星表面附近的磁场通常被很好地描述，但它们的核心发生了什么大多是未知的。这种情况正在改变，因为红巨星特别适合研究恒星深处的磁力。科学家们通过使用星震（恒星表面的微妙振荡）作为通往恒星内部的门户来做到这一点，红巨星有这些振荡，可以让物理学家非常灵敏地探测核心。
去年，图卢兹大学的一个研究小组解码了这些振荡，并测量了三颗红巨星内的磁场。今年早些时候，同一团队在另外11颗红巨星内部探测到了磁场。
在恒星心脏附近，磁场在恒星内部的化学混合中起着至关重要的作用，这反过来又会影响恒星的演化方式。通过完善恒星模型并包括内部磁力，科学家们将能够更准确地计算恒星年龄。这种测量可以帮助确定潜在宜居的遥远行星的年龄，并确定星系形成的时间表。
奥地利科学技术研究所的天体物理学家Lisa Bugnet说：“我们没有将磁性纳入恒星建模，这很疯狂，因为我们不知道它看起来如何或它有多强大。”
探测恒星心脏的唯一方法是星震学，即对恒星振荡的研究。就像在地球内部荡漾的地震波可以用来绘制地球的地下景观一样，恒星振荡为恒星的内部打开了一扇窗户。恒星在等离子体搅动时振荡，产生的波携带着有关恒星内部组成和旋转的信息。Bugnet将这个过程比作一个铃铛——铃铛的形状和大小会产生一种特定的声音，揭示铃铛本身的特性。
为了研究震颤的巨人，科学家们使用了美国宇航局的行星狩猎开普勒望远镜的数据，该望远镜多年来一直监测着超过180,000颗恒星的亮度。它的灵敏度使天体物理学家能够探测到与恒星振荡相关的星光的微小变化，这会影响恒星的半径和亮度。
但是解码恒星振荡是很棘手的。它们有两种基本类型：声压模式（p模式），即穿过恒星外部区域的声波，以及频率较低且主要局限于内部核心的重力模式（g模式）。对于像太阳这样的恒星，p模式主导着它们可观测的振荡；它们的g模式受内部磁场的影响，太弱而无法探测到，也无法到达恒星的表面。

2011年，鲁汶大学天体物理学家保罗·贝克（Paul Beck）及其同事使用开普勒数据表明，在红巨星中，p模式和g模式相互作用并产生所谓的混合模式。混合模式是探测恒星心脏的工具——它们允许天文学家看到g模式振荡，并且它们只能在红巨星中检测到。研究混合模式表明，红巨星核心的旋转速度比恒星的气态包层慢得多，这与天体物理学家的预测相反。这是一个惊喜，也可能表明这些模型中缺少一些关键的东西：磁性。
去年，现在在鲁汶大学（KU Leuven）的星震学家李刚挖掘了开普勒看到的红巨星。他正在寻找一种混合模式信号，该信号记录了红巨星核心的磁场。令人惊讶的是，他实际上发现了这种现象的几个例子。
通常，红巨星中的混合模式振荡几乎是有节奏地发生的，产生对称信号。Bugnet和其他人曾预测磁场会破坏这种对称性，但没有人能够做出这种棘手的观察——直到李刚的团队。
李和他的同事们发现了一个巨大的三重奏，它们表现出预测的不对称性，他们计算出每颗恒星的磁场很强，与预测一致。然而，三颗红巨星中的一颗让他们感到惊讶：它的混合模式信号是落后的。图卢兹的研究作者和天体物理学家塞巴斯蒂安·德赫维尔斯（Sébastien Deheuvels）说。Deheuvels认为，这一结果表明恒星的磁场是倾斜的，这意味着该技术可以确定磁场的方向，这对于更新恒星演化模型至关重要。