近日，中国科学院云南天文台系外行星/太阳系小行星研究团组的项越副研究员和顾盛宏研究员等在白羊座UX（UX Ari）光球黑子活动的观测研究上取得重要进展，相关成果发表于国际天文期刊《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）。

黑子是太阳光球表面最显著的磁场活动特征之一，具有对流包层的晚型恒星光球表面也存在类似的活动现象，即恒星黑子。黑子是恒星内部磁场的重要示踪物，它们的产生与演化反映了恒星内部发电机过程的细节。对恒星黑子活动的观测研究不仅有助于了解恒星磁场的特性，还能测量恒星自转等信息，这些都是建立磁场发电机模型的关键观测限制。

众所周知，绝大多数恒星距离遥远，无法像观测太阳那样采用直接成像手段获取其表面黑子活动细节。因此，研究人员利用中国科学院国家天文台2.16米望远镜和中国科学院云南天文台2.4米望远镜获取了恒星UX Ari多个时间段的高色散谱线轮廓时间序列，借助多普勒成像技术，对UX Ari光球表面的黑子图像进行了重构。

UX Ari是一个三合星系统，由一个周期为6.4天的RS CVn型密近双星和一颗较远的暗弱矮星组成，其中K0IV型子星表现出了强烈的磁场活动。之前，国际上已有多个研究团队对这个恒星系统的磁场活动进行了观测研究。但是，由于其中K0IV型子星的高色散谱线轮廓呈现了复杂的变化，即一些光球谱线表现出不同于自转调制的快速变化（参见图1），使得对它的多普勒成像研究颇具挑战，以至于一直都没有可靠的结果在国际知名天文刊物上发表。

通过对比研究，研究人员在上述UX Ari的观测光谱中发现：在那些激发电势和振子强度高于一定阈值的谱线的轮廓上存在清晰的自转调制现象，可用于多普勒成像研究；而在低于这些阈值的谱线的轮廓上则出现小时量级的快速变化，不能用来进行多普勒成像。在本项研究中，基于该策略选择出来的谱线线表，被用于对UX Ari光球表面的黑子结构进行高置信度的多普勒成像，结果表明K0IV型子星的表面存在中高纬黑子活动区。通过对两组多普勒成像结果进行交叉相关分析，发现K0IV型子星表面呈现反太阳的较差自转运动（参见图2），即赤道自转角速度慢于极区，这一结果丰富了限制磁场发电机模型的初始条件。此外，研究人员还发现， K0IV型子星光球表面黑子活动区与相近时期的剧烈耀斑爆发活动在空间位置上成协，揭示了恒星表面磁场构型与大气爆发活动之间的紧密联系。

本项研究工作得到了国家自然科学基金委员会基础科学中心、云南省“兴滇英才支持计划”创新团队、中国载人航天工程巡天空间望远镜专项、国家自然科学基金等项目的资助。

论文连接

图1. UX Ari的观测光谱，较宽的谱线对应于K0IV型子星。由图可见，与钙元素谱线（CaI 6439Å）轮廓相比，铁元素谱线（FeI 6430Å）轮廓存在小时量级的快速变化。

图2. UX Ari的K0IV型子星光球表面的黑子结构（左）与较差自转测量（右）。