恒星表面的磁活动会改变整体光谱,并在径向速度测量中产生与行星信号相混淆的变化。论文特别关注faculae,即太阳表面较明亮的磁活动区。它们与较暗的太阳黑子不是同一种结构;由于对比度较低、又分布在较大的表面范围内,研究人员很难在“恒星只有一个光点”的观测条件下直接测量其覆盖比例。
研究使用HARPS-N获得的“太阳作为一颗恒星”光谱。该仪器从2015年起几乎每天观测太阳,论文所用的单次积分时间为5分钟,光谱分辨率约为11.5万,覆盖约3830至6900埃。团队选取2016年6月至8月和2022年5月至7月两段数据,每段大约跨越三次太阳自转,分别代表不同的太阳活动水平。
分析方法会比较高、低磁活动状态下的残差光谱,寻找随太阳明亮磁活动区覆盖率改变而出现一致响应的吸收线。在论文检验的谱线中,4377埃附近的中性铁线表现出最强的诊断能力。这里的结论不是“这条线只由光斑产生”,而是它对光斑覆盖率变化特别敏感。
为把谱线响应转化为覆盖率,研究人员比较了两类大气模型。一类是PHOENIX一维模型,把光斑近似为比安静光球高约200至400开尔文的区域;另一类来自MURaM三维磁流体模拟,并以100、200和300高斯的初始平均垂直磁场生成更具体的磁结构。两类方法代表的物理复杂度不同,所得结果也不是完全相同。
团队随后用太阳动力学天文台HMI的分辨成像结果作为外部基准。论文报告,光谱推算与影像填充因子的皮尔逊相关系数因数据阶段和模型而异,约在0.587至0.927之间;估算覆盖率随活动水平从约1.5%增加到约5.5%。这说明该谱线能追踪整体趋势,但相关性范围也表明结果仍依赖模型和观测条件。
论文没有宣称现有模型已经重现所有谱线细节。PHOENIX用温差近似光斑,无法直接描述磁场结构;MURaM更接近磁流体过程,但计算设置同样有限。作者指出,谱线剖面的部分特征仍未被完全解释,进一步研究需要同时考虑温度梯度、速度场、磁结构,并联合多条谱线。
这项方法的应用目标之一是提高系外行星径向速度测量的可靠性。光斑带来的恒星活动噪声会影响行星质量估计;未被行星遮挡的光斑还可能改变凌星透射光谱。若能从整体恒星光谱估计其覆盖率,就能为这些分析增加一个独立的活动约束。
目前最稳妥的结论仅限于太阳数据:Fe I 4377埃谱线在所分析的两个太阳活动阶段中显示出追踪光斑覆盖率的能力。不同有效温度、金属丰度、自转速度和磁活动水平的恒星是否保持同样响应,论文尚未验证,因此不能把这条太阳标尺直接当作所有恒星的通用校正公式。
继续阅读原始论文或任务机构资料
本文依据所列原始论文或任务机构发布改写,不加入原始来源未提供的推断;预印本和会议结果按证据状态保留限制。
打开 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ↗