天文学家基于LAMOST数据研究星团中恒星磁活动时域变化特征
发布时间:
2020-08-12 16:23
修改时间:
2020-08-12 15:48
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近日,国家天文台房祥松博士等人利用LAMOST低分辨率光谱数据,研究分析了昴星团、鬼星团和毕星团中300多颗成员星的磁活动时域变化特征,丰富了我们对年轻恒星磁活动的理解。该研究成果已经发表于知名天文学期刊《皇家天文学会月刊》(MNRAS)。论文链接:点击这里

作为一颗普通晚型恒星,太阳大气层里常会出现黑子、光斑、谱斑、耀斑和日珥等活动现象,它们与太阳磁场关系密切,统称为太阳磁活动。其它晚型恒星也存在类似的磁活动。一般而言,恒星磁活动与恒星结构(如对流区深度)及自转快慢等因素有关,比如年轻、自转较快的晚型恒星的磁活动很活跃。磁活动也会随时间发生变化,比如黑子的出现、移动和消亡,耀斑的产生等短时标的磁活动变化,以及长达11年左右的太阳黑子周期性等长时标的磁活动变化。 

图1:太阳内部结构示意图以及太阳活动现象(图源:https://www.crediblehulk.org)。

限于目前的观测技术,天文学家还不能对太阳之外的晚型恒星的磁活动进行直接而细致地监测,只能根据一些观测事实进行推断:通过光球黑子的自转调制导致的亮度(甚至谱线轮廓的)周期性变化来推测黑子的大小及分布形态;利用一些色球活动特征谱线(如Ca II HK线等)的额外发射来推测色球层活动区域如谱斑的特征参量;耀斑爆发导致的亮度及光谱特征的快速变化等信息也为我们理解磁活动提供了一个窗口等。研究人员可以通过观察这些磁活动现象来揭开恒星内部磁场的产生机制及演化规律的神秘面纱,并理解在恒星结构和演化中磁场所起的作用。 

基于LAMOST低分辨率光谱数据,房祥松等人从三个疏散星团(年龄约1.25亿年的昴星团、年龄在7亿年左右的鬼星团和毕星团)中筛选了300多颗晚型成员星,测量了7050埃附近可表征黑子规模的TiO分子吸收带强度(TiO2n)及色球活动指标Hα谱线的等值宽度(EWHα),对这两个指标的时域变化特征进行了分析,并结合Kepler测光数据着重对其中一些K、M型恒星的磁活动变化特征进行了分析,发现如下特征: 

(1) 这三个星团的晚型恒星中TiO2n和EWHα在各个时标上(从天到年)均存在变化,且以不规则变化为主。基于目前的观测数据,没有发现明显的较长周期的磁活动周行为。 

(2)与那些年老主序星的规律类似,这些年龄小于7亿年的年轻晚型恒星越年轻,自转越快,磁活动水平越高,同时变化也越剧烈。 

(3)很大一部分恒星的TiO2n和EWHα的变化反相关(如图二所示);对于部分M型恒星,Hα发射强度与同时期K2观测到的亮度变化也具有负相关性的特点。这些事实表明光球上黑子区域与色球活动区域具有空间相关性。但也有一些恒星并没有表现出上述相关性。

图2:样本恒星的TiO2n和EWHα随时间变化的相关性,其中CTiO2n,EWHα=1表示完全正相关,反之亦然。 

国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据和技术服务。

 

新闻来源:http://www.nao.cas.cn/xwzx/kydt/202008/t20200811_5652601.html

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Yang Hanxi
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