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云南天文台等成功测定2颗活动恒星表面的较差自转律

  中国科学院云南天文台系外行星研究组博士项越、研究员顾盛宏以及英国、德国和丹麦的合作者,利用基于时序高色散分光的多普勒成像技术,首次测定了2颗活动恒星RS CVn和σ2 CrB的表面较差自转律。相关研究结果发表在国际天文杂志MNRAS(2020, 492, 3647)和ApJ(2020, 893, 164)上。

  太阳系外行星系统是当今天体物理研究领域的一个前沿热点。在发现和刻画系外行星的过程中,宿主恒星的磁场活动是一个必须考虑的重要因素。主星表面的黑子活动造成的视向速度扰动曲线与系外行星轨道运动引起的视向速度曲线很相似;黑子穿越事件对系外行星凌食中间时刻变化(TTV)的测定也有着类似的影响;在研究系外行星的透射光谱时,凌食期间主星的磁场活动信号会影响行星大气某些成分的测定。因此,只有正确理解主星的磁场活动,才能更好地探测系外行星和刻画其物理性质。

  对恒星磁场活动的解释一般是借助在太阳物理研究中建立的发电机模型。应用发电机模型需要具备两个重要的前提条件,即恒星自转和较差自转,以产生所谓的α效应和Ω效应。相对于自转来说,恒星的较差自转是比较难观测的。对于绝大多数恒星来说,即便是利用目前世界上最大的望远镜和光干涉技术也只是得到它们的点源像,无法像观测太阳那样测定其表面不同纬度处黑子的运动周期,从而测定较差自转。

  著名的活动星RS CVn是磁活动双星的原型星,由于其自转周期较长,P=4.80天,两颗子星互食且次子星非同步自转,对其进行多普勒成像是一个挑战,所以一直没有相关的研究结果。利用国家天文台兴隆2.16米望远镜、威海天文台1米望远镜、德国汉堡大学位于墨西哥La Luz天文台的1.2米TIGRE望远镜附加高色散光纤摄谱仪,研究人员对RS CVn进行了多台站联测,首次得到了这个双星系统的多普勒成像,并测定了其K型子星的赤道和北极的自传角速度差为-0.039±0.003弧度/天,即赤道处的自转比北极慢,如图1所示。

  磁活动星σ2 CrB是一个周期为1.14天的分光双星系统。利用多国合作的SONG项目位于西班牙加那利群岛Teide天文台的1米Hertzsprung SONG望远镜附加库德高色散摄谱仪,项目的研究人员成功地对σ2 CrB进行了连续的多普勒成像,进而在国际上首次测定了G型子星的赤道和北极的自转角速度差为0.180±0.004弧度/天,即赤道处的自转比北极快,如图2所示。

  该项目的研究工作得到国家自然科学基金委员会和中德科学中心的资助。

  论文链接:12

图1.RS CVn在2017年4月的多普勒成像(上图)和较差自转测定(下图)。

图2.σ2 CrB在2015年4月的多普勒成像(上图)和较差自转测定(下图)。


研究团队单位:云南天文台

分类标签:科学进展  

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