星震學利用恆星的震動頻譜來推測恆星的內部結構，主要是透過分析恆星內部的振動模式和相關的震波頻率。具體而言，天文學家可以透過以下方式進行推測：

1. **震動模式的分析**：恆星內部的振動會產生不同的振動模式，包括p模式（壓力模式）、g模式（重力模式）和f模式（表面重力模式）。這些模式的存在與特定的頻率和波長有關，因此通過觀測這些震動，學者們可以獲得有關恆星內部結構的信息。

2. **震波的穿透深度**：不同的振動模式有不同的穿透深度。p模式主要在恆星的外部區域產生，而g模式則主要出現在內部的對流區。透過這些模式，研究者可以了解到不同深度區域的物理特性，如物質的密度和溫度分佈。

3. **聲速和物質密度的關係**：根據震波在恆星內部的傳播速率（聲速），科學家可以推算出恆星內部不同區域的物質密度。這樣能夠幫助瞭解恆星內部各層的組成和狀態。

4. **光譜學的結合**：除了震動頻譜，恆星的光譜分析也提供了組成元素的豐度和其他物理性質。結合光譜學和星震學的數據，使得學者能夠更精確地描繪恆星的內部結構。

5. **對流和輻射的影響**：恆星的振動是由內部的熱對流和輻射能引起的。通過觀察這些振動，研究人員可以更好地理解核融合反應如何影響恆星的整體結構。

總結來說，星震學利用恆星的震動頻譜，通過分析震波的性質及其與恆星內部各個層級的關係，使得科學家可以推測出恆星的內部結構和演化過程，這在理解恆星的演化、成分和動力學上提供了重要的工具。
星震學是如何利用恆星的震動頻譜來推測恆星的內部結構的？
**星震學**（英語：**Asteroseismology**，來自古希臘文 ἀστήρ，_astēr_，恆星、σεισμός, _seismos_，振動、-λογία, _-logia_，研究。或稱為 **stellar seismology**）是藉由分析恆星震動頻譜研究恆星內部結構的學問。在恆星上不同的振動模式會有不同的穿透深度。天文學家利用都卜勒效應觀測天體的震動，研究天體的震動可以了解無法被直接觀測到的天體內部結構，例如氦的豐度以及對流區的深度；其原理就像地震學家通過研究地震波來了解地球和其他行星。

星震學是用來研究恆星內部結構的工具。振動頻率可以提供震波來源和通過區域的物質密度。恆星光譜可以讓天文學家分析恆星組成，因此光譜學和星震學結合可以得知恆星內部結構。星震學可以將恆星的光小幅變化成聲波。

## 振動

星震學家提出在恆星內的振動是因為熱能轉換為脈動的動能而引起。這個過程和任一種熱機是類似的，熱在高溫振動相被吸收，並且在低溫處釋放。在恆星內最主要的機制是在某些恆星中淨輻射能在表面層轉換成脈動能。脈動的結果經常是假設在小規模脈動且孤立球對稱狀態下研究。在聯星系統中，恆星潮汐力對於恆星振動也會有明顯影響。星震學的一個應用是在中子星的研究。中子星內部結構無法被直接觀測，但也許可以透過中子星震盪的研究來推論。

## 震波形式

在類太陽恆星中的震波可以分為三個不同形式：

* p - 模式：聲或壓力模式，由恆星的內部壓力驅動；其動力狀態由區域性聲速決定。
* g - 模式：重力波模式，由浮力驅動。
* f - 模式: 表面重力模式，在恆星表面類似波浪的狀態。

在類太陽恆星中，例如南門二，p - 模式是最明顯的狀態，而 g - 模式只侷限在內部的對流區。然而，在白矮星上只能觀測到 g - 模式。

## 太陽震動

日震學（Helioseismology 或 Solar seismology）與星震學密切相關，不過是專門研究太陽內的震波。太陽內的振動是被太陽外層的對流運動激發，而將相關知識應用到觀測類太陽恆星振動就是星震學的範疇。

## 相關太空任務

有數個至今仍使用中的太空探測器其任務相當重要的一部分就是星震學：

* 恆星微變和振盪望遠鏡（Microvariability and Oscillations of STars telescope，MOST）：加拿大太空局於 2003 年發射的太空望遠鏡，第一個致力於星震學的太空探測器。
* 對流旋轉和行星橫越任務：法國國家太空研究中心主導，歐洲太空總署參與的太陽系外行星搜尋與星震學太空望遠鏡，發射於 2006 年。
* 廣角紅外線探測器（Wide Field Infrared Explorer，WIRE）：美國國家航空暨太空總署於 1999 年發射的紅外線望遠鏡。該望遠鏡未正確入軌，現進行星震學研究。
* 太陽和太陽風層探測器：歐洲太空總署 / 美國國家航空暨太空總署於 1995 年發射的太陽探測器。
* 克卜勒太空望遠鏡：美國國家航空暨太空總署於 2009 年發射的搜尋太陽系外行星的太空望遠鏡。目前該望遠鏡已經對視野中超過一千顆恆星進行星震學研究，其中包含一顆被仔細研究的次巨星 KIC 11026764。

## 紅巨星與星震學

紅巨星是類太陽恆星在核心的氫耗盡使氫核融合停止後的演化晚期狀態。恆星的外層半徑將膨脹到原來的 200 倍，並且核心收縮。然而，演化過程中有兩個不同的步驟。第一個步驟是核融合會在核心以外的區域發生，但核心的氦不發生核反應；稍後核心溫度將會高到足以引發氦融合反應。先前這兩個階段無法從恆星光譜中直接判斷，並且演化過程的細節無法完全了解。克卜勒太空望遠鏡對相對距離較近的數百顆紅巨星進行星震學觀測，並且將紅巨星區分為兩個形式。氫外層核融合進行終的紅巨星其 g - 模式振動週期大多是 50 秒，如果是核心氦融合進行中的則是 100 到 300 秒。以上是在角動量守恆的條件下假設紅巨星膨脹的外層和收縮的內層將使核心自轉速度增加，外層轉速降低的狀況下。星震學的研究結果顯示核心的自轉速度至少是外層的 10 倍以上。更進一步的星震學觀測可以協助了解恆星演化過程中一些不明之處。

## 參考資料

## 外部連結

* Asteroseismology.org （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Kepler Asteroseismic Science Operations Center (KASOC) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Stellar Oscillations Network Group (SONG) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* European Helio- and Asteroseismology Network (HELAS)
日震學也可以用來生成太陽背面的影像，包括從地球看不到的太陽黑子影像。簡單來說，太陽黑子會吸收日震波 。這種太陽黑子的吸收會在太陽黑子的對蹠點上造成震波虧損的影像。為方便太空氣象的預測，從 2000 年晚期，經由 SOHO 衛星就有部分太陽背面中央地區的日震影像圖不停的被產生，而從 2001 年起，全部的背面影像都被生成和進行資料分析。

日震學的名稱源自類似研究地震波以確定地球內部結構的地震學。日震學可以和星震學對照，後者是研究一般恆星振盪的學科。 **星震學**（英語：**Asteroseismology**，來自古希臘文 ἀστήρ，_astēr_，恆星、σεισμός, _seismos_，振動、-λογία, _-logia_，研究。或稱為 **stellar seismology**）是藉由分析恆星震動頻譜研究恆星內部結構的學問。在恆星上不同的振動模式會有不同的穿透深度。天文學家利用都卜勒效應觀測天體的震動，研究天體的震動可以了解無法被直接觀測到的天體內部結構，例如氦的豐度以及對流區的深度；其原理就像地震學家通過研究地震波來了解地球和其他行星。

星震學是用來研究恆星內部結構的工具。振動頻率可以提供震波來源和通過區域的物質密度。恆星光譜可以讓天文學家分析恆星組成，因此光譜學和星震學結合可以得知恆星內部結構。星震學可以將恆星的光小幅變化成聲波。

## 振動

星震學家提出在恆星內的振動是因為熱能轉換為脈動的動能而引起。這個過程和任一種熱機是類似的，熱在高溫振動相被吸收，並且在低溫處釋放。在恆星內最主要的機制是在某些恆星中淨輻射能在表面層轉換成脈動能。脈動的結果經常是假設在小規模脈動且孤立球對稱狀態下研究。在聯星系統中，恆星潮汐力對於恆星振動也會有明顯影響。星震學的一個應用是在中子星的研究。中子星內部結構無法被直接觀測，但也許可以透過中子星震盪的研究來推論。 對恆星和恆星演化的研究是我們瞭解宇宙的基礎，恆星的天文物理學通過對恆星的觀察、研究、測量和理論上的瞭解；還有經由電腦對內部的模擬。

恆星形成發生在塵埃和氣體密集的區域，也就是所謂的巨分子雲。 當平衡被破壞時，雲的碎片在重力作用下坍縮，形成原恆星。一個足夠密集和高熱的核心區域將觸發核融合，然後創造成為一顆主序星。

幾乎所有比氫和氦重的元素都是在恆星內部的核心創造的。

恆星最終的特性主要取決於誕生時的質量。質量越大的恆星，亮度也越大，氫在核心燃燒的速率也越快。經過一段時間，氫燃料完全轉變為氦，於是恆星開始老化。氦的融合需要更高的核心溫度，因此恆星一面擴張它的大小，同時也增高核心的密度，在氦燃料耗盡之前，恆星度過短暫的紅巨星階段。質量越大的恆星在燃料轉變成更重的元素食，經過的各階段的時間會越來越短。 ## 震波形式

在類太陽恆星中的震波可以分為三個不同形式：

* p - 模式：聲或壓力模式，由恆星的內部壓力驅動；其動力狀態由區域性聲速決定。
* g - 模式：重力波模式，由浮力驅動。
* f - 模式: 表面重力模式，在恆星表面類似波浪的狀態。

在類太陽恆星中，例如南門二，p - 模式是最明顯的狀態，而 g - 模式只侷限在內部的對流區。然而，在白矮星上只能觀測到 g - 模式。

## 太陽震動

日震學（Helioseismology 或 Solar seismology）與星震學密切相關，不過是專門研究太陽內的震波。太陽內的振動是被太陽外層的對流運動激發，而將相關知識應用到觀測類太陽恆星振動就是星震學的範疇。