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01天文學家首次捕捉到一顆恒星（劍魚座R）表面的對流跡象，該恒星表面的起泡氣體運動巨大，是太陽大小的75倍。

02通過阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣（ALMA）的幫助，研究人員觀測到了劍魚座R表面的對流米粒和熱氣泡速度。

03然而，研究人員尚不清楚是什么造成了這種差異，以及為什么劍魚座R的對流運動與太陽不同。

04對劍魚座R的觀測有助于天文學家理解像太陽這樣的恒星的行為，是理解恒星演化過程的重要一步。

以上內容由騰訊混元大模型生成，僅供參考

恒星表面的對流

我們知道，恒星是通過核聚變在核心產生能量的。這種能量能夠以巨大的熱氣泡的形式被帶到恒星表面，然后冷卻并下沉。這種混合運動被稱為對流。

天文學家已經對太陽上的對流展開了很好的研究，也在一些大質量的紅超巨星表面以及質量較小的恒星表面發現了對流的跡象。然而，他們對這些恒星上的對流在時間以及空間尺度上的細節，仍不甚了解。

在一項新發表于《自然》雜志的研究中，天文學家首次以足夠詳細的細節，捕捉到在太陽以外的恒星表面的對流跡象——他們追蹤到了一顆名為劍魚座R（R Doradus）的恒星表面的起泡氣體的運動。

天文學家首次捕捉到一顆恒星（劍魚座R）表面的高分辨率圖像。這些圖像足夠詳細，能夠追蹤其表面的起泡氣體的運動。（圖/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.）

太陽上的米粒

太陽的外層被稱為光球，是由起泡的熱氣體組成的。它包含著數百萬個直徑約為1000千米的米粒（granule），這些存在于太陽表面的美麗的顆粒結構，是通過對流而形成的。

米粒從中心開始沸騰，然后在邊緣開始逐漸消退，在消散之前可以持續大約20分鐘。在更深處，這些米粒組織形成的規模更大。中米粒（mesogranule）的直徑在5000到10000千米之間，其壽命可以持續約3小時。而超米粒（supergranule）的直徑可以達到3.2萬千米，存在時間約為20小時。

然而，要想在其他恒星上對這種結構進行觀測，并非易事。事實上，除了太陽之外，人們從未捕捉到過其他恒星上的對流運動細節。一直以來，天文學家希望也能在遠離太陽系的其他恒星上，觀測到這一過程。

紅巨星：劍魚座R

天文學家認為，距離地球約180光年的劍魚座R，是進行這項觀測的一個理想目標。

劍魚座R的廣角視野。（圖/ESO/Digitized Sky Survey 2. ）

劍魚座R是一顆紅巨星，它的直徑大約是太陽的350倍。巨大的體積以及和地球相對較近的距離，使得更容易對其表面成像，更有可能觀測到一些重要的細節。

紅巨星與太陽是非常不同的，太陽正處于生命的中期，而紅巨星則是那些已經耗盡了核心中的氫，并由殼層燃燒來供能的恒星。這個過程會使恒星膨脹到原來大小的許多倍。

在新的研究中，天文學家在阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣（ALMA）的幫助下，不僅首次直接觀測到了劍魚座R表面的對流米粒，還首次測量了在其表面移動的這些熱氣泡的速度。

前所未有的細節

他們的結果顯示，劍魚座R上的對流米粒非常大，是太陽大小的75倍！此外，他們還測得這些米粒似乎會以比預期更快的速度沉入恒星內部，時間長度大約在一個月左右，這比天文學家根據太陽對流的工作原理所做的預期結果要快得多。

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劍魚座R表面的熱氣泡圖像。（圖/ESO/L. Cal?ada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al. Music: Astral Electronic）

研究人員尚不清楚是什么造成了這種差異。似乎隨著恒星變老，對流會以某種未知的方式發生變化。劍魚座R的質量與太陽相似，這意味著劍魚座R很可能與50億年后變成紅巨星時的太陽的樣子相似。

通過對流而產生的能量傳輸，對于恒星演化的許多階段都至關重要。它們能將形成于核心的重元素（如碳和氮）分布到整個恒星中，也被認為是恒星表面產生的強風的原因，這些強烈的恒星風能將核合成的元素帶到宇宙的星際介質中，形成新的恒星和行星。

新的研究結果讓研究人員驚喜，因為他們從未想到能獲得如此高質量的數據，使他們可以在另一顆恒星表面如此清晰地看到對流的細節。對劍魚座R的觀測有助于天文學家理解了像太陽這樣的恒星的行為，這是理解這些過程的重要一步。

參考

#圖片

封面圖&首圖：ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

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