恒星星冕物质抛射（CME）是恒星损失质量和角动量的重要途径，也是系外行星系统空间天气的主要驱动源。长期以来，恒星CME的触发机制缺乏观测约束，从而无法回答“标准太阳爆发物理图象能否外推到强磁场的活动恒星？”这一关键问题。近日，中国科学院云南天文台曹东涛青年副研究员与顾盛宏研究员利用法国南比利牛斯天文台的2米Bernard Lyot望远镜NARVAL高分辨率光谱仪的观测数据，研究了发生在恒星II Peg上的一系列耀斑事件，首次发现恒星CME可由星冕凝聚物回落触发磁重联而产生。这一爆发通道此前在太阳上尚未被观测到，为理解恒星CME的起源提供了新线索。相关成果发表于国际著名期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。

在太阳上，CME与耀斑、暗条/日珥爆发密切相关。太阳爆发模型认为，CME的驱动源于磁通量绳失稳与磁重联的协同作用：磁通量绳失稳是触发爆发的关键，而磁重联则为CME的持续加速和耀斑的能量释放提供核心动力。与此同时，耀斑过程中的色球蒸发──凝聚过程会将色球物质输运到日冕，等离子体在日冕环顶冷却凝聚，形成凝聚物并回落。在太阳上，这些凝聚物未被观测到能够触发磁重联或驱动爆发，触发爆发的关键环节是初始失稳与磁重联，凝聚物回落更多被视为爆发后的质量循环现象。

然而，在磁场更强的恒星上，回落凝聚物是否可能从“被动回落”变成“主动触发”？具有强磁场和频繁且剧烈耀斑的RS CVn型活动恒星II Peg为回答这一问题提供了理想实验室。研究人员分析了2007年7月至8月间用NARVAL光谱仪获得的II Peg的观测数据，识别出同一活动区相继产生了三次耀斑事件。三者早期光谱演化相似，但结局迥异，构成了一个清晰的时间序列（如图1所示）。在事件I初期，H_α谱线轮廓上出现了约55 km/s的红移吸收，表明凝聚物沿视向回落；随后其转为最大视向速度约500 km/s 的红移发射──方向仍向内，但物质已被显著加热，揭示回落触发了第二次磁重联，而强磁场约束使重联后场线保持闭合，属于束缚爆发。在事件II初期，H_α谱线轮廓呈双成分红移吸收，对应环顶附近准静止的凝聚物与沿环腿向下流动的凝聚物，随后转为约65 km/s的单成分红移吸收，最终逆转为蓝移发射，最大视向速度约−522 km/s。在事件III期间，H_α谱线轮廓同样从双成分红移吸收演化为蓝移发射，最大视向速度约−327 km/s。在后两次事件中探测到的速度分别约为该恒星表面逃逸速度（约306 km/s）的1.7倍和1.07倍，支持有物质逃逸脱离恒星，估算的最小抛射质量分别约为1.4×10²⁰克和8.5×10¹⁹克。研究人员还核查了该星在其他历元的观测数据，也探测到了从红移吸收到发射的演化，进一步支持该过程具有可重复性。

总结后发现，这些研究结果有三个特点：其一，太阳上凝聚物回落常见，但未被观测到触发重联或驱动爆发；II Peg上则存在对应“回落──二次重联──爆发抛射”的光谱演化过程。其二，在太阳爆发的标准物理图象中，回落更多被视为爆发后的质量循环现象；II Peg上的演化序列则表明，初始重联之后由回落凝聚物压缩磁场触发的第二次重联，很可能直接触发了CME。其三，II Peg同一活动区的三次耀斑事件从束缚爆发、成功抛射到可能接近能量耗尽，呈现为清晰的演化序列，这提供了时间维度的信息。

为解释所探测到的光谱演化序列，研究人员提出一个新观点（如图1所示）：初始重联驱动色球蒸发，等离子体在环顶冷却凝聚；凝聚物在重力作用下回落并压缩磁场，触发第二次重联。新形成重联的场线若向外开放，物质即被抛射；若其保持闭合，物质则被磁场约束并可能回落。这样，将星冕凝聚、引力回落、磁重联与恒星CME抛射联系起来，就构成了“回落物质触发重联并驱动爆发”这一形成恒星CME的新通道。研究人员推测，事件I的束缚爆发削弱了上覆磁场，为约一个轨道周期后的事件II的物质抛射创造了条件；事件III则可能代表活动区磁场能量接近耗尽的状态。这一通道的核心焦点，不是否定太阳上的标准物理图象，而是指出恒星CME的触发途径可能比太阳更多样：在II Peg这类强磁场、频繁耀发的恒星上，回落凝聚物压缩磁场触发二次重联的条件可能更易被满足，从而使“回落”从爆发后的质量循环角色转变为触发爆发的关键环节。当然，该通道在活动恒星中的普适性，还需要用更多恒星的高分辨率光谱观测来检验。

这一发现的重大意义主要体现在对系外行星宜居性的评估上。恒星CME携带的等离子体和磁场会直接冲击系外行星的空间环境，造成行星大气逃逸、影响其磁层结构和宜居性。若“回落触发重联”在活动恒星中普遍存在，则仅以太阳爆发物理图象为标准建立恒星CME预测，很可能低估了其它恒星的大气爆发频率和抛射物质量，进而严重影响对系外行星空间天气和宜居性的正确评估。

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。

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图1. II Peg各耀斑事件中H_α和H_β谱线轮廓的演化（上图）与“回落触发重联”通道的示意图（下图）。上图：在同一活动区的三次连续耀斑事件中，H_α谱线轮廓由红移吸收演化为红移发射或蓝移发射，残差谱及多高斯拟合分析展示了各速度成分的演化。下图：初始重联驱动色球蒸发，等离子体在环顶冷却凝聚；凝聚物回落压缩磁场，触发第二次重联；新形成的重联场线向外开放时物质被抛射，保持闭合时则物质被束缚回落。