模拟耀斑大气并合成 TESS 光变曲线。
我们的太阳会积极产生可以影响地球的太阳耀斑,最强烈的耀斑有能力造成全球范围内的停电和通讯中断。虽然太阳耀斑的威力很大,但与美国宇航局开普勒和 TESS 任务观测到的数千个“超级耀斑”相比,它们微不足道。“超级耀斑”是由比太阳亮 100 至 10,000 倍的恒星产生的。
太阳耀斑和超级耀斑的物理原理被认为是相同的:磁能的突然释放。超级耀斑恒星具有更强的磁场,因此耀斑也更亮,但有些恒星表现出不寻常的行为——最初的、短暂的亮度增强,随后是二次、持续时间较长但强度较低的耀斑。
由夏威夷大学天文研究所博士后研究员 Kai Yang 和副教授 Sun Xudong 领导的团队开发了一个模型来解释这一现象,该模型今天发表在《天体物理学杂志》上。
杨说:“通过将我们对太阳的了解应用于其他较冷的恒星,我们能够确定驱动这些耀斑的物理原理,尽管我们永远无法直接看到它们。” “随着时间的推移,这些恒星亮度的变化实际上帮助我们‘看到’了这些耀斑,这些耀斑实在太小而无法直接观察。”
太阳动力学天文台拍摄的太阳日冕环的视频,显示了“日冕雨”现象。
光变曲线
人们认为这些耀斑中的可见光仅来自恒星大气层的下层。磁重联激发的粒子从炽热、脆弱的日冕(恒星的外层)落下,并加热这些层。
最近的研究假设,超级耀斑恒星也可以检测到日冕环(被太阳磁场捕获的热等离子体)发出的辐射,但这些环中的密度需要极高。不幸的是,天文学家无法对此进行测试,因为除了我们自己的太阳之外,没有办法在恒星上看到这些环。
其他天文学家利用开普勒和泰斯望远镜的数据,发现了具有特殊光曲线的恒星——类似于天体的“峰值凹凸”,即亮度的跳跃。事实证明,这条光曲线与太阳现象很相似,在最初的爆发之后会出现第二个更平缓的峰值。
“这些光变曲线让我们想起了在太阳上看到的一种现象,称为太阳晚相耀斑,”孙说。
产生类似的后期亮度
研究人员问道:“同样的过程——充满能量的大型恒星环——能否在可见光中产生类似的后期亮度增强?”
杨通过采用经常用于模拟太阳耀斑环的流体模拟,并按比例扩大环长度和磁能来解决这个问题。他发现,大量的耀斑能量输入将大量的质量泵入环路,从而产生密集、明亮的可见光发射,正如预测的那样。
这些研究表明,当超热气体在环路最高部分冷却时,我们只会看到这种“凹凸”耀斑光。由于重力的作用,这种发光物质会下落,形成我们所说的“日冕雨”,我们经常在太阳上看到这种现象。这让团队相信模型必须是现实的。