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利用LAMOST光谱系统研究晚型恒星的色球活动—年龄—自转关系
时间 : 2018-05-31     

太阳色球活动是发生在太阳色球层中局部区域的磁活动现象,如色球谱斑和色球耀斑等。色球活动现象在晚型恒星上非常普遍。近期,国家天文台房祥松等人基于LAMOST光谱研究了来自昴星团、M34、鬼星团和毕星团等疏散星团的700多颗晚型恒星的色球活动现象。该项研究工作已发表在国际知名天文期刊英国《皇家天文学会月刊》(2018,MNRAS,476,908)上。 

疏散星团成员星化学成分和年龄组成单一,在研究恒星色球活动-年龄-自转关系方面吸引了研究人员的关注。受限于样本星(尤其是晚K及M型小质量恒星)数目,以及缺乏自转周期信息,我们对晚型恒星色球活动特性还缺乏足够了解。LAMOST光谱巡天为系统研究晚型恒星色球活动特性提供了极佳的资源。基于LAMOST光谱,房祥松等人研究了昴星团等四个不同年龄的疏散星团中700多颗晚型恒星的色球活动。首先,他们测量了Hα、Hβ、Ca II K等谱线上的色球发射强度(即扣除掉光球辐射后的剩余发射成分),然后分析了色球活动水平与恒星质量、年龄及自转的相互关系,并分析了色球活动与光球活动(如黑子规模)及冕区活动(X射线)的相关性,取得了一系列有意义的研究结果。 

对同年龄恒星而言,质量小的恒星其色球活动水平整体上要强于质量大的恒星。从100兆年昴星团到600-700兆年的鬼星团及毕星团,较大质量恒星如GK型星色球活动水平逐步降低;M1-M2型星的色球活动时标至少在600至700兆年。 

首次发现昴星团GK型成员星间存在两个色球活动序列;鬼星团和毕星团的M型成员星间也存在两个色球活动序列。更进一步,研究发现光球活动代表---黑子覆盖因子以及产生于星冕的X射线都表现出类似的多活动序列特征。这些活动序列与已知的恒星自转序列有很好的对应关系。整体上,恒星自转越快色球活动水平越高。当恒星转动较慢时,色球活动水平随自转变快而快速增加;当恒星转动快到一定程度后色球活动就会增加得很缓慢,渐趋于“饱和”。有趣的是,在色球活动强度与自转关系方面,全对流恒星与类太阳恒星并没有表现出预期的差异。 

Hα、Hβ、Ca II K之间存在很好的相关性;与Hβ和Ca II K相比,温度越低、活动水平越高的恒星通过Hα辐射出去的能量份额越大。色球活动强度和黑子覆盖因子以及光变振幅之间存在复杂的关系,说明黑子分布形态随活动水平不同而有所不同。色球活动和冕区活动强度之间也有很好的相关性。

 
图1:Hα剩余发射强度。左图为昴星团成员星;右图:蓝色为M34,绿色为鬼星团,红色为毕星团。 
图2:Hα剩余发射强度与自转参量Ro(Rossby数)的关系。颜色从蓝到红表示温度从6500K到3000K。