中國天文學家研究星團中恆星磁活動時域變化特徵

中國科學院國家天文台房祥松博士等人利用郭守敬望遠鏡低分辨率光譜數據，研究分析昴星團、鬼宿星團和畢宿星團中三百多顆成員星的磁活動時域變化特徵，豐富了我們對年輕恆星磁活動的理解。

作為一顆普通晚型恆星，太陽大氣層裡常會出現黑子、光斑、譜斑、耀斑和日珥等活動現象，它們與太陽磁場關係密切，統稱為太陽磁活動。其它晚型恆星也存在類似的磁活動。一般而言，恆星磁活動與恆星結構（如對流區深度）及自轉快慢等因素有關，比如年輕、自轉較快的晚型恆星的磁活動很活躍。磁活動也會隨時間發生變化，比如黑子的出現、移動和消亡，耀斑的產生等短時標的磁活動變化，以及長達十一年左右的太陽黑子週期性等長時標的磁活動變化。

限於目前的觀測技術，天文學家還不能對太陽之外的晚型恆星的磁活動進行直接而細緻地監測，只能根據一些觀測事實進行推斷：通過光球黑子的自轉調製導致的亮度（甚至譜線輪廓的）週期性變化來推測黑子的大小及分佈形態；利用一些色球活動特徵譜線（如Ca II HK 線等）的額外發射來推測色球層活動區域如譜斑的特徵參量；耀斑爆發導致的亮度及光譜特徵的快速變化等信息也為我們理解磁活動提供了一個窗口等。研究人員可以通過觀察這些磁活動現象來揭開恆星內部磁場的產生機制及演化規律的神秘面紗，並理解在恆星結構和演化中磁場所起的作用。

基於郭守敬望遠鏡低分辨率光譜數據，房祥松等人從三個疏散星團（年齡約一億二千五百萬年的昴星團、年齡在七億年左右的鬼宿星團和畢宿星團）中篩選了三百多顆晚型成員星，測量了7050埃附近可表徵黑子規模的氧化鈦（TiO）分子吸收帶強度（TiO2n）及色球活動指標H α譜線的等值寬度（EWH α），對這兩個指標的時域變化特徵進行了分析，並結合刻卜勒（Kepler）太空望遠鏡測光數據著重對其中一些K、M型恆星的磁活動變化特徵進行分析，發現如下特徵：

（1） 這三個星團的晚型恆星中TiO2n和EWH α在各個時標上（從天到年）均存在變化，且以不規則變化為主。基於目前的觀測數據，沒有發現明顯的較長周期的磁活動周行為。

（2）與那些年老主序星的規律類似，這些年齡小於七億年的年輕晚型恆星越年輕，自轉越快，磁活動水平越高，同時變化也越劇烈。

（3）很大一部分恆星的TiO2n和EWH α的變化反相關；對於部分M型恆星，H α發射強度與同時期K2觀測到的亮度變化也具有負相關性的特點。這些事實表明光球上黑子區域與色球活動區域具有空間相關性。但也有一些恆星並沒有表現出上述相關性。

【圖：互聯網；文：節錄自中國科學院國家天文台2020年8月11日新聞公佈；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2020年5月21日出版的英國《皇家天文學會月報》