大約50億年後，當太陽耗盡其核心中的氫時，太陽將膨脹並變成一顆紅巨星，與太陽超過100億年的壽命相比，太陽生命的這一階段相對較短。紅巨星將發出比太陽亮1000倍的光芒，突然，在其核心深處的氦開始熔化為碳，這一過程被稱為“氦核閃光”。在此之後，這顆恆星進入了1億年安靜的氦聚變。天體物理學家在理論上和模型中預測了這些閃光已經有50年了，但從來沒有觀察到過。然而發表在《自然天文》期刊上的一項新研究表明，這種情況可能很快就會改變。

加州大學聖巴巴拉分校Kavli理論物理研究所（KITP）的西蒙斯傑出訪問學者，也是丹麥奧胡斯大學的教授、合著者J？rgen Christensen-Dalsgaard說：模型清楚地預測到了氦芯閃光的影響，但沒有發現直接反映它們的觀測結果。像太陽這樣的恆星動力是在1500萬K左右的溫度下將氫熔合成氦。然而，氦需要比氫高得多的溫度（大約1億K）才能開始熔合成碳，所以它只是在核心中積累，而周圍繼續燃燒著一層氫的外殼。在此期間，太陽膨脹到相當於到地球軌道的大小。

最終，恆星的核心達到了完美條件，觸發了氦的猛烈點火：氦核閃光。在接下來的200萬年裡，核心經歷了幾次閃光，然後進入一種更靜態的狀態，在大約1億年的過程中，核心中的所有氦燃燒成碳和氧。氦核閃光在我們理解低質量恆星的生命週期中，起著不可或缺的作用。不幸的是，從遙遠恆星的核心收集資料非常困難，所以科學家們一直無法觀察到這種現象。現代空間天文臺的力量，如開普勒衛星，CoRoT，現在美國國家航空航天局的過境太陽系外行星勘測衛星（TESS）或將改變這一狀況。

從太空獲得非常敏感的測量結果，使得觀察到大量恆星亮度的微妙振盪成為可能。氦核閃光產生一系列不同的波，這些波透過恆星傳播。這導致恆星像鍾一樣振動，表現為其整體亮度的微弱變化。對恆星脈動的觀察已經告訴天文學家關於恆星內部過程的知識，就像地質學家透過研究地震瞭解地球內部一樣。這種被稱為星震學的技術已經發展成為天體物理學中一個蓬勃發展的領域。核心閃光發生得相當突然，就像地震一樣，開始於一個非常有能量的事件，隨後是在接下來的200萬年中一系列相繼較弱的事件，在大多數恆星的生命中相對較短的一段時間。

正如由KITP主任Lars Bildsten和KITP高階研究員Bill Paxton領導的一篇早期研究所示，這些恆星的脈動頻率對核心條件非常敏感。因此，星震學可以為科學家提供測試，為我們對這些過程的理解資訊。這項新研究的主要目的是確定這些閃光區域是否能夠激發足夠大的脈動，使我們能夠看到。經過幾個月的分析和模擬，研究人員發現許多應該相對容易觀察。研究中詳述新的和有希望的角度是，天文學家一直在研究一種非常特殊（而且到目前為止還不是很清楚）被命名為亞矮星B星的恆星過程。

這些是前紅巨星，由於未知的原因，它們失去了大部分外層氫。亞矮星B為科學家提供了一個獨特機會，可以更直接地探測恆星的熱核。更重要的是，剩下薄薄的氫層不夠厚，不足以抑制重複氦核閃光引起的振盪，這給了研究人員直接觀察它們的機會。這項研究首次提供了恆星模型在氦聚變點火時預測的複雜過程的觀測資訊，這項研究工作充分利用了由前KITP研究生研究員Daniel Lecoanet領導的一系列流體動力學計算。

如果這一切都成功了，這些恆星可能會為這一天體物理學的基本難題，提供一個新的試驗場。研究人員渴望將這些發現應用於實際資料，事實上，氦核閃光可能已經被觀察到了。CoRoT和開普勒觀察到的幾顆恆星顯示出無法解釋的振盪，這些振盪看起來類似於氦核心閃光的預測。苔絲號在未來研究中將被證明是至關重要的，因為它將觀察到整個恆星帶，包括一些可以探測到這些脈動的地方。這將為模型提供進一步的強有力測試，並洞察太陽的未來。

博科園｜研究/來自：加利福尼亞大學聖塔芭芭拉分校

參考期刊《自然天文》

DOI： 10。1038/s41550-019-0890-0

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