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国家天文台发现M型恒星活动性时间和空间演化规律

2017-12-12 09:03:14      参与评论()人

结合Kepler光变和LAMOST光谱数据,他们对M型星的耀发活动性进行了全面的研究,发现M型恒星的耀发活动性按自转周期从短到长,依次处于超级饱和、饱和及指数衰减阶段,并给出了恒星活动性的分界条件。同时发现,M型恒星耀发时的色球层和光球层的能量释放成幂律关系,指数大约为2。并且证实在恒星的辐射发电机制到对流发电机制的转变过程中,恒星活动性有大幅度提升。以上结论揭示了恒星的结构演化的细节,内部能量释放的机制,并证实了恒星发电机制的理论预言。该项研究成果已在国际知名期刊《天体物理学报》( Yang et al. 2017, ApJ, 849,36)上发表。

在高分辨率测光卫星Kepler正式运行之前,人们对于恒星活动性的研究主要是使用光谱的发射线(如Ca II,Hα等),自转周期或者X射线光度等来粗略表征。但是对于活动性更为直接的事件——耀发,却知之甚少。由于耀发是磁重联的结果,所以磁场的强度和位形对于恒星活动性有决定性的影响。传统恒星磁发电机制认为,磁场的强弱主要由对流层的深浅和自转的速度决定,但是对于其磁活动性与这些指标有何种正相关关系,不同大气层的能量释放,传递的机制等却不甚清晰。同时,理论预言,当恒星完全对流时(恒星处于M4之后)发电机制将彻底改变,活动性有大幅提高。但由于观测限制,一直没有直接证据来证实该理论预言。随着LAMOST大规模的巡天任务的开展,得益于其大样本数据的支持,杨卉沁等人首次证实了恒星发电机制的理论预言。

研究人员通过对540个M型恒星的超过十万个白光耀发事件的研究,发现其耀发活动性与周期呈现三段式的关系,即超级饱和、饱和、指数衰减阶段。如下图左上所示,进一步的研究发现,离心制动理论是出现超级饱和的主要原因。通过比较色球层指标Hα发射线的相对光度与耀发能量的关系,研究人员得到了非常好的指数关系,如下图右上所示,并进一步揭示了其能量释放关系,超级耀发的机制等问题。研究人员结合恒星耀发能量与光谱类型的关系,揭示了恒星在完全对流前后(M4左右),活动性有大幅度提升。这是恒星发电机理论最直接有力的证据。如左下图所示。同时,研究人员通过比较耀发能量,周期,发射线等,发现自转周期10天可以作为恒星活动与不活动的边界条件,如右下图所示。论文审稿人对该工作给予了高度评价,认为该工作对相关领域做出了全面,透彻且很有价值的研究。

(原题:国家天文台研究人员通过lamost数据发现M型恒星活动性时间和空间演化规律)

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