科研动态我国南极天文观测站揭秘相接双星激烈耀斑爆发与黑子长寿现象

近期,国际著名学术期刊The Astrophysical Journal Supplement Series(影响因子为16.2)发表了一项由云南天文台钱声帮研究员等人进行的最新研究成果,该研究题为Optical Flares and a Long-lived Dark Spot on a Cool Shallow Contact Binary。该工作对我国南极天文观测站收集的数据进行了深入分析,首次揭示了来自相接双星系统中剧烈耀斑爆发和长寿黑子的奇妙现象。

相接双星是一种强相互作用的天体,它们通过共享一个薄弱的包层而存在,这样的结构一直是科学界探索的一个难题。自从1903年发现第一颗相接双星以来,人类已经对这类天体进行了110多年的观测,但直到现在,我们才第一次见证了它们产生的大量耀斑爆发。在一系列精密观测中,钱声帮团队发现了一颗名为CSTAR 038663的橙红色K型恒星组成的浅度相接双星,其两颗子星以每6小时25分钟一圈的情形绕转。这对流公共包层非常薄,只有约6小时25分钟才能完成一次完整旋转。

利用2010年的数据,他们记录下了15次连续发生在这个系统中的剧烈耀斑事件,每个事件都持续时间不等,从9分钟到20分钟不等。当这些耀斑爆发时,在i波段引起的亮度变化可达0.16-0.27倍整体亮度,而在高峰时期,这对恒星系统达到宁静状态的一半至三分之一之比。这意味着这些耀斑在短波波段被观察到的强烈程度,是通常白光耀斑所无法比拟的。

图一展示了这种特殊现象,其中显示的是CSTAR 038663两个恒星之间光变曲线以及随时间变化过程中的耀斑分布。通过仔细分析他们还发现,当这些耀斑爆发期间整个系统会出现快速亮度增加,这表明大黑子的活动直接导致了这些异常热量释放。此外,他们还根据2008年的光变曲线数据推断出这一对恒星上存在一个稳定的长寿黑子,其生命至少超过三个月(如图二所示)。这片黑子的温度低于常规光球温度800K左右,同时它占据整个光球面积的小小2.1%。

这些令人震惊的地质现象对于理解极端条件下的太阳类恒 星活动具有重要意义,并且得到了国家自然科学基金重点项目和国家杰出青年基金的大力支持。论文信息如下:Qian S.-B., Wang J.-J., Zhu L.-Y., Snoonthornthum B., Wang L.-Z., Zhao E. G., Zhou X., Liao W.-P., and Liu N.-P, Optical Flares and a Long-lived Dark Spot on a Cool Shallow Contact Binary, 2014, ApJS 212, 4.

图一展示的是CSTAR 038663亮度变化曲线(绿色)与叠加上面的耀斑(红色)随相位分布。

图二则是2008年几何结构与长寿黑子的模拟表示。

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