[論文レビュー] Solar and Solar-type Stars Atmosphere's Activity at 11-year and Quasi-biennial Time Scales

Е. А. Бруевич, É. V. Kononovich|arXiv (Cornell University)|Feb 19, 2011

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、HKプロジェクトから得られた20年間の同時光球およびコロナ層観測データを分析し、33個の太陽型星および太陽における周期的活動を調査した。Ca II HおよびKの放射強度インデックスに高速フーリエ変換を適用することで、星の放射エネルギーfluxに広く見られる準2年周期変動（QBV）を確認した。75％の星が2.2〜3.5年というQBV周期を示しており、これはQBVが太陽型星において一般的な特徴であることを示しており、11年周期よりも広く見られる可能性がある。

ABSTRACT

We studied new simultaneous observations of the flux variations of the photospheric and chromospheric emissions of 33 solar-type stars and Sun during the HK-project that were conducted over the past 20 years. 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 that are similar to the quasi-biennial variations of solar radiation. The results of calculations of the radiation fluxes variations periods of stars at the quasi-biennial scale are given.

研究の動機と目的

• 太陽型星のコロナ層および光球層の放射エネルギーfluxにおける準2年周期変動（QBV）の存在を調査すること。
• 長期間の観測データを用いて、太陽および33個の太陽型星における11年周期と準2年周期活動サイクルの周期性を比較すること。
• 星の放射エネルギーfluxにおけるQBVが、コロナ層活動インデックス（S_CaII）および光球層の明るさ変動と相関しているかどうかを特定すること。
• 異なる星の活動レベルおよびスペクトル型におけるQBVの広がりと一貫性を評価すること。
• 星の活動におけるよく知られた11年周期と比較して、QBVの統計的有意性を評価すること。

提案手法

• 33個の太陽型星および太陽の光球層flux（ubvyフォトメトリー）およびコロナ層Ca II HおよびK放射強度インデックス（S_CaII）を含む、HKプロジェクトの20年間の同時観測データを用いた。
• S_CaIIインデックスの光曲線に高速フーリエ変換（FFT）を適用し、11年周期および準2年周期スケールでの周期性を検出した。
• Mount Wilson観測所のデータから事前に特定された値と比較して、11年周期の周期（T_11）を計算し、結果の妥当性を検証した。
• パワースペクトルにおいて2.2〜3.5年範囲に顕著なスペクトルピークを検出することで、準2年周期サイクルの周期（T_2）を同定した。
• 星をグループI（低コロナ層活動、太陽を含む）およびグループII（高活動）に分類し、光球層およびコロナ層のflux変動の相関を分析した。
• 光球層の明るさとS_CaIIインデックスの変動の間の相関係数を計算し、表面活動とコロナ層活動の関係を評価した。

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、コロナ層および光球層の放射エネルギーfluxにおいて準2年周期変動を示すか？
• RQ2 33個の太陽型星のサンプルにおいて、準2年周期サイクルは11年周期サイクルと比較してどの程度頻繁に現れるか？
• RQ3 光球層の明るさとコロナ層S_CaIIインデックスの変動には有意な相関があるか？また、低活動（グループI）と高活動（グループII）の星ではその相関に差があるか？
• RQ4 星のサンプルで観測された準2年周期サイクル周期（T_2）の範囲は何か？また、太陽のQBV期間と比較するとどうなるか？
• RQ5 FFTから導かれた11年周期（T_11）の周期は、HKプロジェクトの観測者によって事前に報告された値とどのように一致するか？

主な発見

• サンプルに含まれる33個の太陽型星のうち75％が、太陽のQBVと同様に、コロナ層放射エネルギーfluxにおける顕著な準2年周期変動（QBV）を示した。
• 星の準2年周期サイクル周期（T_2）は2.2〜3.5年であり、太陽のQBV期間は11年周期の間で25〜39か月の間で変動した。
• FFT解析から得られた11年周期（T_11）の周期は、HKプロジェクトの過去の報告値と良好に一致しており、手法の妥当性が裏付けられた。
• グループIの星（太陽を含む）では、光球層の明るさとコロナ層S_CaIIインデックスに正の相関が見られたが、グループIIの星では逆相関が観測された。相関係数は絶対値で最大0.7に達したが、符号は逆であった。
• QBV現象は、サンプルにおいて11年周期よりも広く見られる傾向にあり、明確に定義された11年周期よりもQBVが検出された星が多かった。
• 本研究は、QBVが太陽型星において一般的な特徴であることを確認した。これは、対流層を持つ星における磁気ダイナモ過程に関連する、コロナ層活動の根本的側面である可能性を示唆している。