研究發現太陽比它的同類恆星更懶洋洋

太陽活動水平代表了太陽輸出磁場能量的變化，也代表了太陽對行星系統的影響力，探究太陽活動水平的演化，是理解太陽系各行星空間圈層演化的重要一環。由於太陽演化本身觀測資料和地球保存的資料有限，我們最多可以獲得其在全新世的演化，對於更長時間尺度上的演化，只能藉助於其它類太陽恆星來推演。然而，目前對太陽活動水平與類太陽恆星活動水平是否相似一直存在爭議。

恆星的自轉週期與其磁活動密切相關。之前的類太陽恆星活動性研究並沒有要求其自轉週期接近太陽自轉週期，這很可能會影響研究結果。最近，美國太空總署刻卜勒（Kepler）太空望遠鏡的觀測數據為我們提供了成千上萬顆恆星的自轉週期數據，這為加入恆星自轉週期限定參數提供了契機。馬克斯·普朗克太陽系研究所（Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung）蒂莫·萊因豪（Timo Reinhold）博士領導的研究團隊在對比太陽和類似太陽向恆星活動水平時加入了自轉週期的限制條件，結果發現太陽的活動水平比同類型恆星的活動水平要弱。

刻卜勒太空望遠鏡對天鵝座和天琴座星座區域的星空有持續4年之久的高質量觀測數據，這些數據為研究恆星活動提供了很好的機會。基於刻卜勒太空望遠鏡觀測到的恆星，萊因豪採用了34,030顆具有確定的自轉週期的恆星樣本和99,000顆未探測到自轉週期的恆星樣本。按照是否探測到確定的自轉週期將恆星樣本分為有明確週期恆星樣本和無明確週期恆星樣本。分別從有明確週期恆星樣本和無明確週期恆星樣本中挑選出有效溫度、表面重力與太陽接近的恆星樣本。對於有明確週期恆星樣本，將自轉週期限定在20至30天（太陽：24.47天）。進一步基於蓋亞（Gaia）衛星的天體測量數據構建的赫羅圖（H-R diagram），限定了恆星的年齡和金屬豐度。最終經過所有判據挑選出369顆具有明確自轉週期的類太陽（solar-like）恆星和2,529顆未探測到明確自轉週期的偽太陽恆（pseudo-solar）星。

關於為什麼太陽的活動性弱於同類型的恆星，作者提出了兩種可能的原因：（1）類太陽恆星與偽太陽恆星和太陽之間可能存在目前無法認知的差異。例如：由於太陽內部較差自轉的改變，太陽發電機可能正在過渡到較低的活動狀態。依據這一解釋，類太陽恆星具有更高的活動性，而偽太陽恆星可能正在向低活動期轉變或正處在低活動期。 （2）綜合樣本（有明確週期恆星樣本+無明確週期恆星樣本）代表了太陽所有可能呈現的情況。在這種情況下，測量到的太陽活動分佈之所以與類太陽恆星不同，只是因為太陽在過去一百四十年裡沒有表現出其全部的活動範圍。但基於宇宙同位素重建的九千多年的太陽活動數據表明，太陽活動並沒有比過去一百四十年更高。這可能是因為太陽在大於九千年尺度上在高活動和低活動之間交替。

【圖、文：節錄自中國科學院地質與地球物理研究所網頁；新聞訊息由林景明提供】