[論文レビュー] On cyclic activity of the Sun and solar-type stars

Е. А. Бруевич, G. S. Ivanov-Kholodnyj|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2011

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、太陽および33個の太陽型星のHKプロジェクトによる20年間の同時光球および色球層フラックスデータを分析し、高速フーリエ変換を用いて周期的活動を検出する。色球層放射の準2年周期変動（2.2–3.8年）が広く確認され、約75％の星でそのような周期が観測された。これは11年周期よりも一般的であり、太陽型星における対流圏構造と磁気活動周期の根本的関連を示唆する。

ABSTRACT

The cyclicity of 33 solar-type stars that are similar to 11-year and to the quasi-biennial variations of solar radiation have studied. Our calculation were based on new simultaneous observations of the flux variations of the photospheric and chromospheric emissions of 33 solar-type stars and the Sun during the HK project that were conducted over the last 20 years. The method of Fast Fourier Transform was applied to these observed data. In addition to the known cyclic chromospheric emission variations of stars at the 11-year time scale, which were discovered at the Mount Wilson Observatory, we found a recurrences on the quasi-biennial time scale. The results of calculations of periods of the star's fluxes variations at the 11-year and quasi-biennial time scales are presented

研究の動機と目的

• 11年周期とは異なる太陽型星における周期的活動の存在と特徴を調査すること。
• 太陽と同様に、色球層放射における準2年周期変動が太陽型星において一般的であるかどうかを特定すること。
• 11年周期および準2年周期の周期が星のスペクトル型および効果的温度にどのように依存するかを検討すること。
• 太陽型星における周期の長さと対流圏下部の構造的特徴との関係を評価すること。

提案手法

• HKプロジェクトの20年間の同時観測データ（ubvyシステムによる光球フラックスおよび色球層Ca II HおよびK線放射）を用いた。
• 太陽および33個の太陽型星のフラックス変動データから周期性を抽出するために高速フーリエ変換（FFT）を適用した。
• 各星について11年周期（$T_{11}$）および準2年周期（$T_2$）を計算し、比較した。
• 11年周期（$T_{11}$）および準2年周期（$T_2$）を星の効果的温度（$T_{\text{eff}}$）およびスペクトルクラスと相関させ、構造的依存性を評価した。
• Mount Wilson観測から報告された既存の$T_{11}$値（Lockwood et al. 2007）と比較することで、結果の妥当性を検証した。
• 11年周期内での$T_2$の安定性を分析し、太陽で観測されたのと同様の変動を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽型星は、太陽で観測されたのと同様に、色球層放射における準2年周期の変動を示すか？
• RQ2 HKプロジェクトのサンプルにおける太陽型星のうち、11年周期および準2年周期のサイクルはどの程度の頻度で観測されるか？
• RQ3 11年周期（$T_{11}$）と星の効果的温度またはスペクトルクラスとの間に相関があるか？
• RQ4 サンプル全体にわたる準2年周期（$T_2$）の周期はどの程度変動し、星のパラメータに依存するか？
• RQ5 観測された周期の長さは、対流圏下部のサイズに基づく理論的期待値とどの程度一致するか？

主な発見

• サンプルに含まれる33個の太陽型星のうち約75％が明確な準2年周期のフラックス変動を示しており、これは太陽型星において一般的なサイクルであることを示している。
• 準2年周期（$T_2$）は2.2〜3.8年で変動し、その大部分が2.0〜3.2年間の範囲に収まっている。
• 11年周期（$T_{11}$）はF5型星からK7型星に至る間に約30–40％増加し、対流圏下部のサイズが増大するのと相関している。
• FFT解析から得られた$T_{11}$値は、Mount Wilson観測から報告された既存の値とよく一致しており、手法の妥当性が裏付けられた。
• 準2年周期（$T_2$）の期間は11年周期の間で一定ではなく、約25か月から約39か月まで変動しており、太陽の挙動と類似している。
• 本研究は、準2年周期の変動がサンプル内で11年周期よりも頻繁に観測されることを確認し、星の磁気活動における根本的役割を示唆している。