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为解决红巨星阶段小频率分离（δv0,2）与恒星内部结构关系不明的问题，研究人员对 M67 星团 27 颗恒星的声学振荡展开研究。结果发现对流包层底部会影响δv0,2 ，且该特征可用于估算恒星质量和年龄，有助于研究银河系演化。
在浩瀚的宇宙中，恒星就像神秘的灯塔，隐藏着无数的奥秘等待人类去探索。长期以来，科学家们致力于了解恒星的内部结构和演化历程，其中恒星的声学振荡成为了关键的研究线索。对于类太阳恒星及其演化后的亚巨星和红巨星来说，它们的振荡光谱源于表面对流激发的共振声压（
p）波。在恒星演化的不同阶段，通过分析这些振荡光谱中的频率差异，能获取恒星内部的关键信息，例如大频率分离（
Δv）可探测恒星密度，小频率分离（
δv0,2）在主序星阶段能有效反映恒星的演化状态和年龄。
然而，当恒星进入亚巨星和红巨星阶段，情况变得复杂起来。由于非径向模式的混合性质，源于p波与g波（被困在核心的重力波）的耦合，产生了不规则的模式和小频率分离的散射，使得在主序星阶段适用的分析方法不再有效，δv0,2与恒星内部结构的关系也变得模糊不清，这极大地阻碍了对恒星演化后期阶段的深入研究。
为了突破这一困境，来自澳大利亚新南威尔士大学、澳大利亚国立大学、悉尼大学、美国夏威夷大学、耶鲁大学、麻省理工学院等研究机构的研究人员，对 M67 开放星团中的 27 颗恒星展开了深入研究。该研究成果发表在《Nature》杂志上，为恒星演化研究领域带来了新的曙光。
研究人员在本次研究中，主要运用了以下关键技术方法：首先，从 Mikulski 空间望远镜档案馆下载 M67 星团成员的 K2 光变曲线数据，并进行校正和功率密度谱计算；接着，使用 pysyd 工具获取振荡参数的初始值，通过频谱堆叠和拟合洛伦兹函数的方法测量δv0,2 ；此外，利用 GYRE v.6.0.1 振荡代码计算绝热频率，通过半解析表达式获取纯P模式频率，以构建理论模型；最后，计算内相移和内核函数，分析它们与小频率分离的关系。
下面来看具体的研究结果：
- 小频率分离追踪氢融合区域：研究人员通过构建理论模型，绘制了小频率分离与大频率分离的演化序列（C - D 图）。在 C - D 图中发现了一个新的形态特征 —— 平台（plateau），该特征出现在薄壳燃烧阶段，表现为小频率分离暂时停滞，而Δv持续下降，且平台特征在其他图中没有对应物。这一发现表明小频率分离能追踪氢融合区域的变化，为研究恒星内部结构提供了新的视角。
- M67 平台特征：M67 星团具有独特的优势，其近太阳金属丰度，且拥有丰富的亚巨星和红巨星群体。研究人员分析了 27 颗壳层氢燃烧恒星的光谱，确定了它们的δv0,2 。在 M67 的 C - D 图中，观测到了明显的平台特征，位于Δv约 17 - 22 μHz 的恒星演化轨迹中。通过对?=0和?=2模式的相对贡献分析，发现是径向模式内相?0的局部最小值导致了平台的出现，这意味着平台特征能探测到靠近恒星中心的结构特征，而这些区域只有径向（?=0）p模式能够到达。
- 对流包层的下边界：研究发现，观测到的平台特征可追溯到对流包层下边界的演化。随着恒星演化，对流包层下边界深入恒星内部，在这个过程中，由于化学组成差异，边界处存在大的密度和音速梯度，产生 “声学毛刺（acoustic glitches）” ，进而影响模式频率。研究人员通过调整恒星模型中对流边界混合的参数，即对流超射（convective overshooting），验证了δv0,2与对流区底部的联系。结果表明，对流超射程度会影响平台特征的表现，采用太阳校准的超射因子能准确预测 M67 星团中近太阳金属丰度恒星的对流区深度。
- 平台频率的质量依赖性：研究人员的模型显示，小频率分离在其他低质量恒星中表现相似。通过构建不同质量（0.8?1.6M）恒星的 C - D 图，发现每个质量的恒星都有特定的平台特征，利用这一特性，有望通过观测δv0,2和Δv来准确估算野外红巨星的质量。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：M67 星团首次清晰地展示了在亚巨星和红巨星分支上小频率分离的测量结果，揭示了对流包层深度对小频率分离的可测量影响，这种影响在 C - D 图中表现为平台特征。在平台结束时，对流包层进入超深区域，这一过程会留下化学不连续性印记，直到红巨星光度跃升（red - giant luminosity bump）时被抹去。平台频率与质量的明确关系，结合红巨星强大的质量 - 年龄关系以及小频率分离相对容易测量的特点，使得这一特征在野外红巨星年龄测定和银河系合并事件年代学研究中具有重要意义，为深入了解银河系的演化历程提供了关键线索。
这项研究不仅解决了长期以来困扰科学界的关于红巨星阶段小频率分离与恒星内部结构关系的难题，还为未来恒星演化研究开辟了新的方向。通过对 M67 星团恒星的研究，我们对恒星的认识又迈出了重要的一步，期待未来能在这一领域取得更多的突破，揭开宇宙中更多恒星的神秘面纱。
