科学家首次测量太阳以外恒星的色球层磁场

本报北京12月21日报道（记者杨飒）近日，北京师范大学物理与天文学院教授傅建宁及其团队与北京大学、法国图卢兹大学等研究机构的同事合作，利用10年高分辨率偏振光谱观测数据而非恒星磁场来观测太阳。这一成果的结果首次揭示了恒星高层大气（包括色球层和日冕）磁场的复杂结构，为了解恒星爆炸活动及其对系外行星大气的影响提供了重要的观测基础。相关研究论文近日发表在国际学术期刊《自然通讯》上。当我们仰望星空时，看似平静的星星其实并不“平静”。恒星高层大气中的磁场球体不仅为热日冕提供能量，而且还驱动剧烈的爆炸活动——例如太阳耀斑和日冕物质抛射。对于宇宙中数量最多的恒星红矮星来说，磁活动是寻找宜居行星的关键因素之一。虽然红矮星体积小而且温度低，但它们通常比太阳更猛烈，经常会爆发出超级耀斑，这些耀斑可以剥离围绕它们运行的??行星的大气层，从而摧毁行星上可能存在的生命。然而，长期以来，由于信号非常微弱，人们始终无法对太阳以外的恒星高层大气的磁场进行有效测量。此次，研究团队利用高分辨率偏振光谱仪对三颗著名的活跃红矮星AD Leo、YZ CMi和EV Lac进行了长达10年的监测。研究小组使用不同高度产生的光谱作为“探针”。通过比较非偏振光谱和圆形光谱通过偏振光谱，他们最终实现了对恒星大气层的分层扫描，并取得了重要发现。这些恒星色球层的径向磁场强度可达数百高斯，与光球层的磁场强度相当。这意味着恒星的高层大气中储存着巨大的磁能，可以随时通过耀斑等形式释放出来。此外，色球层磁场的极性（方向）往往与光球层相反，这与在太阳上观察到的常见磁场拓扑完全不同，这表明红矮星表面附近的磁场具有非常复杂的结构，或者说存在比预期更弥散的大范围磁环。这项研究是人类首次有效测量太阳以外恒星色球层的磁场。这个n不仅填补了观测空白，论证了测量恒星色球层磁场的可行性，同时也对现有的磁场外推模型提出了新的挑战。同时，研究成果也为了解恒星高层大气的加热机制和爆炸过程提供了基本的物理约束，并将为评估系外行星是否具备支持生命的条件提供新的“空间天气”参数。 （编辑：单小兵）