红巨星 XX 三角座的星斑活动表明存在非周期性的混沌发电机

Josiah02 · 发表于 2024-12-9 02:13:03

在《自然通讯》发表的一项研究中，来自波茨坦莱布尼茨天体物理研究所 (AIP) 和 HUN-REN 天文学和地球科学研究中心 (HUN-REN CSFK) 的研究人员重建了红巨星 XX Trianguli 表面斑点分布随时间的变化。该研究基于 STELLA 机器人天文台 16 年来进行的一系列独特光谱观测。
“太阳黑子是太阳磁活动最为人熟知的表现形式，它与太阳耀斑或太阳周期等许多其他现象一起，都与太阳内部运行的发电机机制有关，”HUN-REN CSFK 孔科利天文台科学顾问、研究团队成员 Zsolt Kővári 博士解释道。
“星斑是一种类似于太阳黑子的现象，但出现在遥远恒星的表面。然而，通常我们无法直接观察恒星的表面。因此，我们将一种称为多普勒成像的间接断层扫描技术应用于 XX Tri 的数据，”
“此前人们就曾观测到红巨星 XX Tri 亮度的大幅度变化，因此人们也知道这种变化是由黑斑引起的，这些黑斑在恒星 24 天内绕轴旋转时出现和消失。这些黑斑甚至比整个太阳表面还要大，这就是为什么 XX Tri 被称为‘天空中黑斑最多的恒星’，”Kővári 博士补充道。
研究人员使用了 AIP 位于特内里费岛的 STELLA 机器人望远镜在 16 年内收集的 2,000 多个高分辨率光谱，这是前所未有的恒星均匀光谱数据量。STELLA 机器人天文台是 AIP 的“自制天文台”，其首席研究员是这项研究的主要作者 Klaus G. Strassmeier 教授。这两台望远镜是在波茨坦设计、建造和远程操作的。根据这些数据，重建了 99 张时间序列多普勒图像，显示了 2006 年至 2022 年恒星表面的斑点演变。
该研究的主要发现之一是，XX Tri 的表面变化并不表现出类似太阳的磁周期，基于此作者得出结论，该恒星的发电机是非周期性的，很可能是混沌性质的。
布达佩斯莫霍利-纳吉艺术设计大学 (MOME) 的数据可视化专家利用多普勒图像制作了一部精彩的电影。此外，得益于与 MOME 的合作，还制作了七个视频作为出版物的补充材料。
“太阳发电机在黑子的数量和分布方面表现出周期性行为，平均每 11 年重复一次，称为蝴蝶图。然而，XX Tri 是一颗红巨星，比太阳大 10 倍左右，其内部结构与太阳有显著不同，太阳是一颗主序列矮星。我们没有发现 XX Tri 有类似周期的证据，”Kővári 博士说。
“通过研究恒星发电机，我们也能更深入地了解太阳发电机。此外，发电机的运作不仅是太阳或其他斑点恒星的磁性特征的原因，而且地球的磁场也是由类似的机制产生的，而这恰恰保护了我们的技术文明免受有害的太阳风暴的侵害。
“我们的目标是能够在尽可能多具有不同特征的恒星中观察发电机机制的表现，因为通过了解它们的相似点和不同点，我们最终将更好地理解塑造我们自身环境的过程。”
这项研究首次证明了巨大的星斑如何导致天空中 XX Tri 的微小位移，从地球上观察时，它几乎看起来像一个点源。原因是，虽然均匀（无斑点）恒星盘的光心与恒星的几何中心相同，但恒星盘上的巨大星斑会使光心向与斑点相反的方向移动。
以距离我们630光年的XX Tri为例，恒星盘的光心相对几何中心最多可移动恒星半径的10%，导致恒星天体位置出现24微角秒的视位移（相当于1000公里距离处头发的直径）。
然而，在盖亚天文测量空间天文台的帮助下，即使是如此小的位移现在也可以测量。这类似于土星质量行星在距离约 300 光年处绕太阳类恒星运行一年所造成的预期天文位移。因此，研究人员得出结论，区分黑子和系外行星的影响可能非常具有挑战性，甚至是不可能的，特别是在周期相似的情况下。
STELLA 对 XX Tri 的观测仍在继续，因此根据 Kővári 博士的说法，新数据可能会揭示有关该恒星发电机运行的更多细节。

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