点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”

来源:光明网2021-06-16 10:02

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  超级耀斑,一种爆发能量比典型太阳耀斑大万倍以上的恒星活动现象。随着时域天文学研究的深入开展,超级耀斑也越来越被人们所关注,其巨大的能量释放过程,对周围的行星系统一定是毁灭性的。就如电影《先知》中的结局一样,大规模太阳耀斑最后袭击了地球,如同“炙烤”一样的灾难性毁灭致使地球再无生灵。

  太阳“发脾气”

  1859年9月,英国业余天文学家里查德·卡林顿观测到了第一个太阳耀斑。伴随产生的日冕物质抛射,携带大量高能粒子袭击了地球的地磁层,而后产生了有记录以来最大的一次地磁暴事件。这次事件也就是人们熟知的“卡林顿事件”。包括中国南方在内的世界多地,甚至接近赤道的古巴地区都看到了这次事件所引起的极光现象。欧洲及北美地区的电报系统也遭受到了来自太阳高能粒子的破坏,以致通信连接时断时续。

  与一众典型的普通太阳耀斑相比,超级耀斑所释放的能量则是他们的万倍以上。虽然太阳产生比“卡林顿事件”更大的超级耀斑的可能性较低,但此类现象却在其他恒星上不间断地上演着。

超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”

图1. 如果太阳爆发超级耀斑致使地球“逃跑”(图源:屠作霖)

  我们不由地要问:太阳真的会爆发超级耀斑吗?超级耀斑和典型太阳耀斑有怎样的异同?这一爆发事件又有着怎样的物理驱动机制?在搜寻可宜居行星的同时,恒星活动性是否又是另一个我们必须要考虑的宜居要素呢?

  近日,南京大学王发印教授团队联合云南大学西南天文研究所王海峰博士利用美国凌星系外行星巡天望远镜TESS和我国重大科技基础设施LAMOST的数据对恒星超级耀斑进行了研究,他们试图利用恒星的光度变化以及光谱信息来获取上述问题的答案。研究成果发表在国际知名天文期刊(2021,ApJS,253,35)。

超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”

图2. TESS观测天区(图源:https://tess.mit.edu/)

  LAMOST联手TESS解惑超级耀斑

  早在2000年,美国天文学家Cuntz等人就提出理论模型,认为恒星活动性的增强是由恒星与周围行星的磁场相互作用导致的。2012年,日本学者前原裕之等人通过统计美国Kepler数据中类太阳恒星(恒星表面温度以及重力与太阳都相似的一类恒星)的超级耀斑事件,发现类太阳恒星超级耀斑的爆发率与普通太阳耀斑爆发率具有相同的幂律指数结果,以此认为单一恒星爆发超级耀斑是完全可能的。

  美国凌星系外行星巡天望远镜TESS于2018年4月发射升空,开启了肩负搜寻太阳系外行星的巡天任务。自2019年7月开始,TESS已经对北天区展开了为期一年的巡天观测。

  我国第一个天文类重大科技基础设施LAMOST,作为全球光谱获取率最高的光谱巡天望远镜,自2012年起对北天区展开了持续的光谱巡天 ,且已经获取了千万量级的恒星光谱数据。研究人员从TESS数据中获取了由311颗类太阳恒星爆发的1272个超级耀斑事件。同时,7454颗TESS捕捉到的类太阳恒星在LAMOST的光谱数据中也得到了匹配。

  LAMOST与TESS的强强联手,为研究人员进一步探索恒星超级耀斑提供了前所未有的机遇和数据支持。

超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”

图3. TESS望远镜的示意图,背景是一颗恒星和它布满岩浆的行星(图源:NASA)

  基于LAMOST的光谱数据,南京大学王发印教授、屠作霖等人测量了这些恒星的色球活动程度(S-index)。值得一提的是,恒星的色球活动与其黑子密切相关,其活动剧烈程度也与其磁场强度大致呈正比例关系。另外,TESS不仅提供了从光度变化曲线上搜索超级耀斑的可能性,还提供了对恒星表面黑子所占比例(Rvar)进行估计的机会,而恒星表面黑子大小与恒星爆发超级耀斑的能力直接相关。

超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”

图4. 晨曦中的LAMOST (孔啸拍摄)

  研究人员将爆发了超级耀斑的恒星(红色、黄色数据点)与没有爆发超级耀斑的恒星(蓝色数据点)进行了区分(下图所示)。他们发现爆发超级耀斑的那些恒星要比没有爆发超级耀斑的恒星具有更高的色球活动程度(S-index),同时也具有更高的表面黑子占比(Rvar)。此外,他们发现爆发超级耀斑的类太阳恒星同太阳相比具有更剧烈的色球活动以及更大的黑子覆盖率。

超级耀斑|最耀眼的恒星“烟花秀”

图5. 类太阳恒星的色球活动程度和表面黑子占比(图片来源:Tu, Zuo-Lin et al. 2021, ApJS, 253, 2)

  这些结果不仅表明单一类太阳恒星完全具备独立产生超级耀斑的可能性,同时结合太阳的活动性来看,目前太阳爆发超级耀斑进而摧毁地球的概率是非常低的。在未来,研究人员期待利用LAMOST的更多数据,对这一类爆发超级耀斑的类太阳恒星进行更深入的研究,力求对超级耀斑的物理机制有更全面的认识。

  作者简介:屠作霖,南京大学博士生,高能时域天文和宇宙学组学生,师从王发印教授。研究兴趣包括以超级耀斑为代表的恒星活动性,及光学卫星数据处理。

  王发印,南京大学教授,博士生导师。主要从事高能时域天文和宇宙学研究,包括伽玛射线暴、快速射电暴、引力波电磁对应体及以暂现源(伽玛射线暴、快速射电暴等)为工具研究宇宙学(加速膨胀和暗能量等)。

  文稿编辑:蔡琳、赵宇豪

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 中国共产党历史展览馆推出两大长征主题展

  • 厦金大桥(厦门段)建设稳步推进 年底实现海上主线桥通车

独家策划

推荐阅读
搭载“蛟龙”号载人潜水器的“深海一号”船近日从福建厦门起航,赴南太平洋执行中国大洋100航次第二航段科学考察,这也是“蛟龙”号首次在南太平洋开展调查作业。
2026-10-10 07:18
日前,中央网信办通报该专项行动第二阶段工作成效,累计清理违法违规信息561万余条,查处账号4.9万余个,处置违规网站、应用程序等2400余个。
2026-10-10 07:16
在台风“扎堆”出现的状态中,有一个“巧合”引起广泛关注:今年第9号台风“巴威”、第13号台风“白海豚”、第18号台风“沙德尔”相继登陆浙江省台州市玉环市坎门街道,上演罕见的台风登陆“帽子戏法”,创下新的华东沿海台风登陆气象纪录。
2026-10-10 07:15
近年来,我国持续强化危险化学品应急救援队伍建设。目前,全国已建成580支、4.1万余人的危险化学品应急救援队伍,国家层面建成45支国家级危险化学品应急救援队伍,基本实现重点化工区域、重大风险点位应急救援力量全覆盖,应急快速响应、就近高效处置能力不断提升。
2026-10-10 07:09
看着货架上让人眼花缭乱的食品,你会怎么挑?相信不少人都会第一时间翻看配料表。事实上,配料表的长短可不是“安全标尺”,并不和食品品质挂钩;同样,食品添加剂的种类繁多,也并不意味着有害和超标——
2026-10-10 07:06
记者邓晖从清华大学获悉,该校物理系丁世谦团队近日利用自主研制的148纳米连续波真空紫外激光,以及与合作团队共同研制的掺钍-229氟化钙晶体,实现钍-229核跃迁吸收光谱测量,并将激光频率稳定锁定至核跃迁,实现核光钟运行。
2026-10-09 10:02
获嘉县艳阳天农业服务专业合作社理事长徐方子站在试验田的地头,轻点手机屏幕,电动阀应声开启,水肥顺着滴灌管线精准送达每一株玉米根部。从“会种地”到“慧种地”,从中原粮仓到国人餐桌,河南把创新嵌进农业家底里,让老把式用上新技术,让泥土地长出新生意。
2026-10-09 10:03
国家卫生健康委、国家发展改革委近日印发《医疗康复护理扩容提升工程实施方案》。根据方案,“十五五”期间,原则上支持每个省份建设至少1个康复或护理临床重点专科,省级、设区的市级临床重点专科建设向康复、护理专业倾斜。
2026-10-09 10:05
题:新就业形态劳动者权益保障新规回应哪些关切 随着依托互联网平台就业的新就业形态劳动者数量持续增长,新就业形态劳动者权益保障办法将着力保障该群体合法权益,推动新就业形态健康发展。
2026-10-09 10:07
作为区域性的综合农业服务枢纽,现代农事综合服务中心可以统筹农技、农资、农机、加工、物流、销售等服务能力。“十五五”期间,数字乡村、智慧农业既要持续加强技术研发,也要更加重视通过完善的服务体系把数字化、智能化能力送到田间地头。
2026-10-09 10:11
9月24日,江苏苏州太仓市沙溪镇虹桥村连片稻田里,晚稻正值灌浆关键期,预计10月下旬即可开镰秋收。自此,太仓全市366台粮食烘干设备实现清洁热源100%全覆盖,秋粮归仓的“最后一公里”即将全程用上绿能。
2026-10-09 10:14
你知道吗,复杂的电路系统也可以“纺”进柔软的纤维里,编织机器人电子皮肤成为可能。
2026-10-08 09:26
全球河流每年向海洋输送多少微塑料?答案是约26万吨。河流是陆源微塑料进入海洋的重要通道之一,但全球河流一年到底输送了多少微塑料,这些污染又集中在什么时候入海,一直缺少可靠估算。
2026-10-08 09:18
水稻的生长发育涉及不同类型细胞的协同作用。
2026-10-08 09:17
一粒黄豆,如何酿成一瓶“智慧”酱油?一把原丝,怎样织就全球棉纺织行业首座“灯塔工厂”?一颗玉米,又如何扛起粮食安全的分量?
2026-10-08 09:16
在分子的镜像世界里,生命体系的某些关键分子,为何偏爱其中一种模样?
2026-10-08 08:30
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
加载更多