一个由国际天文学家组成的研究小组，成功地探测到了红超巨星T Ursae Minoris老化的迹象。小熊座中的这颗恒星目前正在经历其最后的核“打嗝”，不久将结束其12亿年的寿命。想象一下你是一只苍蝇（苍蝇寿命远远低于人类），想弄清楚人类是如何衰老到结束的，没有时间只挑选一个样本并等待它出来：你需要用现在看到的来方式，并试图以某种方式理解它的意义，这是研究人类生命周期下恒星演化的核心问题。
恒星的生命进程是非常缓慢的，大多数时间我们无法在这些天体体中探测到时间的流逝。但也有例外，那就是超新星爆炸，但绝大多数恒星都没有这个阶段。类似于太阳的恒星会以更安静的方式结束：类太阳恒星变成红色的超级巨星，几十亿年后变成行星状星云，只留下一颗小白矮星残余物。天文学家通过观察数百万颗不同年龄和质量的恒星，并通过使用恒星模型计算“典型”或平均行为，拼凑出这种序列的证据。然而，很难找到任何特定恒星遵循的直接证据。
这些古老的恒星也是变星，这一事实有助于识别。声波使恒星周期性地膨胀和收缩，在长达一年的周期中产生脉动。包括小熊座在内的许多恒星中，这些缓慢但非常明显的光变化，已经被一代又一代的专业和业余天文学家跟踪了一个多世纪。尽管术语相似，但脉动和热脉冲是两种截然不同的现象，天文学家可以利用前者来寻找后者的迹象：当恒星在脉冲期间收缩时，声波到达边界的速度更快，从而缩短了长达一年的脉动周期。直到20世纪80年代，T Umi才是一颗特别引人注目的变星，那时它的脉动周期开始急剧缩短。
匈牙利天文学家在21世纪初将热脉冲理论认为是造成这种前所未有快速变化的原因，但恒星演化模型直到现在才足够精确，无法将观测结果与理论相匹配。匈牙利研究人员长期以来一直打算在更好的工具和更多数据可用时重新审视T UMI。正如Kiss博士解释的那样：今天，在21世纪头十年的第二个十年里，我们能够以无与伦比的细节和精确度对恒星的内部结构、演化和振荡进行建模，这要归功于数值天体物理学领域的巨大发展。理论上对T Ursae Minoris的理解，只是在过去的4-5年才真正成为可能，但研究从来没有完全不在讨论范围之内。
研究人员耐心得到了回报，因为美国变星观测者协会(AAVSO)的全球观测者网络，在过去十年中收集的数据被证明是至关重要的：揭示了恒星中出现了第二种脉动模式。这两种截然不同的声波都会随着恒星收缩而“失谐”，从而可以比以往任何时候都高得多的精确度来确定恒星属性。这颗恒星的详细物理模型，是由澳大利亚堪培拉澳大利亚国立大学的联合首席研究员Meridith Joyce博士进行。通过合作押金，天文学家用最先进的恒星演化和脉动代码再现了TUMI的行为。
尽管恒星建模技术在过去几十年里有了显著的改进，但它正处于我们能力的前沿，能够以如此精确的精度，对如此短暂的演化事件进行建模。这个项目需要开发全新的软件和数据提取工具。模型设计目的是绘制出数十亿年的恒星寿命，但计算脉动周期需要5-10年的精度。计算揭示出非常有力的证据，表明T UMI正在进入一个热脉冲，另外还表明这颗恒星是在12亿年前诞生的，质量大约是太阳的两倍。这是迄今为止对这类古老单星的最精确质量和年龄的估计。这些模型不仅揭示了这颗恒星的过去，也揭示了它的未来：
天文学家得出结论，这个收缩阶段总共将持续80-100年，这意味着我们将能够在另一个40-60年内看到这颗恒星再次向外膨胀。证明这个预测将是非常简单的：我们只需要未来几代天文学家继续观察T UMI的光变化就可以证明展望更远的时间，这些模型还表明，这颗恒星正在经历其最后的热脉冲之一，因此可能在数万至数十万年内进入白矮星阶段。这是一个发人深省的想法，即使是‘快速’的事件，比如恒星热脉冲的开始，仍然是几十年来测量的。这可能需要一个人的整个科学生涯来最终证明，或反驳，这种预测。然而，研究人员计划在可预见的未来继续关注T UMI。
这将提供迄今为止对恒星演化模型最关键和最直接的测试之一，但是，直接观察热脉冲也具有更广泛的含义。热脉冲丰富了整个宇宙，比如一些元素，包括碳、氮、锡和铅，不是由超新星产生的，而是在像TUMI这样的老恒星深处产生。这些元素能够通过脉冲期间诱导的混合到达恒星表面，并进入周围的星际介质。从那里，恒星风将它们以微小尘埃斑点的形式推向星系。这些尘埃颗粒是下一代恒星的基石，使得围绕恒星形成行星，甚至那些行星上以碳为基础的生命成为可能。
博科园｜研究/来自：AAVSO
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab22a5
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