发现恒星超级耀斑异常行为背后的物理学

四鬼丫头在

模拟耀斑大气和合成TESS光变曲线。鸣谢:天体物理学杂志(2023)。DOI: 10.3847/1538-4357/ad077d

（）据夏威夷大学马诺阿分校：我们的太阳积极地产生可以影响地球的太阳耀斑，最强烈的耀斑有能力导致停电和中断通信——潜在地在全球范围内。虽然太阳耀斑可能很强大，但与美国国家航空航天局的开普勒和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100-10000倍的恒星产生的。

太阳耀斑和超级耀斑之间的物理学被认为是相同的:磁能的突然释放。超级耀斑恒星的磁场更强，因此耀斑也更亮，但有些恒星表现出不同寻常的行为——最初短暂的亮度增强，随后是持续时间更长但强度较低的次级耀斑。

由Hawai?i大学天文研究所博士后研究员杨凯和副教授孙旭东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。

“通过将我们对太阳的了解应用到其他更冷的恒星，我们能够识别驱动这些耀斑的物理机制，即使我们永远无法直接看到它们，”杨说。“随着时间的推移，这些恒星的亮度变化实际上帮助我们‘看到’了这些耀斑，它们实在太小了，无法直接观察到。”

光曲线

这些耀斑中的可见光被认为只来自恒星大气的低层。磁重联激发的粒子从炽热而脆弱的日冕(恒星的外层)落下，加热这些层。

最近的工作假设，来自日冕环(被太阳磁场捕获的热等离子体)的发射也可以被超级耀斑恒星探测到，但这些环中的密度需要非常高。不幸的是，天文学家没有办法验证这一点，因为除了我们的太阳之外，没有办法看到恒星上的这些环。

其他天文学家使用开普勒和TESS望远镜的数据，发现了具有特殊光曲线的恒星——类似于天体“尖峰”，即亮度的跳跃。事实证明，这条光变曲线与太阳现象有相似之处，在第一次爆发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我们在太阳上看到的一种现象，称为太阳晚期耀斑，”孙说。

产生相似的后期亮度

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，并按比例增加环的长度和磁能，解决了这个问题。他发现巨大的耀斑能量输入将大量物质注入环中——正如预测的那样，导致密集、明亮的可见光发射。

这些研究表明，只有当超高温气体在环的最高部分冷却下来时，我们才能看到这种“凸起”的闪光。由于引力的作用，这种发光的物质随后下落，产生了我们所说的“日冕雨”，这是我们在太阳上经常看到的。这给团队信心，模型必须是现实的。