云南天文台捕获一例高置信度的恒星CME候选事件
近期,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曹东涛青年副研究员和顾盛宏研究员在恒星UX Ari上发现一例与超级耀斑相伴的星冕物质抛射(CME)候选事件,具有很高的置信度。相关成果已发表于国际天文学主流期刊《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)。
CME是恒星星冕中磁化等离子体爆发式的逃逸过程。在太阳上,这类现象通常伴随耀斑发生,并将高能粒子抛射至行星际空间,这样的空间天气会影响地球上人类的生产和生活。众所周知,由于距离遥远导致的空间分辨率限制,对绝大多数恒星来说,无法通过直接成像观测来研究其表面活动现象。因此,对恒星CME的观测研究变得非常具有挑战性,只能依赖光学、紫外和X射线谱线轮廓、星冕暗化现象以及射电暴现象来获得间接证据。进一步地,面对当前广泛关注的宜居系外行星研究,恒星CME的探测和刻画又变得至关重要,因为CME是系外空间天气的主要驱动源,深刻影响着系外行星的宜居性。
研究人员利用中国科学院国家天文台兴隆观测站2.16米望远镜搭载的高分辨率光谱仪,对恒星系统UX Ari进行了时间序列分光观测,在其K0 IV型子星上捕获了一个持续时间超过70小时的超级耀斑事件。该事件在Hα处释放的能量约为4.2×1036尔格,对应的白光热辐射总能量约为2.8×1038尔格。在该光学耀斑峰值时刻附近,Hα谱线上出现了一个显著的高蓝移发射成分(如图1所示),这正是爆发星珥的典型光谱特征。经投影效应改正后,这些喷发物质的径向速度达到432公里/秒,远超K0 IV型子星的逃逸速度(304 公里/秒),表明喷出的等离子体能够摆脱恒星的引力束缚。因此,可以确认这是一次高置信度的恒星CME事件。该CME的质量至少为2.7×1020克,与太阳耀斑–CME之间的标度关系相吻合;其动能约为2.5×1035尔格,低于太阳活动典型趋势的预期值。这项研究增进了对恒星大气极端爆发过程的认识,为理解恒星磁场活动、耀斑–CME的物理关联以及空间天气对系外行星的影响机制提供了宝贵的观测参考。
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、云南省基础研究计划等项目的资助。


图1. 上图展示了耀斑期间Hα谱线特征的演化。下图展示了耀斑峰值时刻的Hα谱线轮廓,其中蓝色线标出了高蓝移发射成分。
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