[논문 리뷰] 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)|2011. 02. 19.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 2인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 HK 프로젝트에서 20년간의 동시에 촬영된 대기권과 코로나층 관측 자료를 분석하여 33颗의 태양형 항성과 태양에서의 주기적 활동을 조사한다. Ca II H 및 K 방출 지수에 대해 빠른 푸리에 변환을 적용하여 항성 복사율에서 널리 퍼져 있는 준이년 주기 변동(QBV)을 확인하였으며, 별의 75%가 2.2~3.5년 사이의 QBV 주기를 보이며, 이는 QBV가 태양형 항성에서 흔한 특징이며 11년 주기보다 더 퍼져 있을 가능성이 있음을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 태양형 항성의 코로나층 및 대기권 복사율에서 준이년 주기 변동(QBV)의 존재를 조사하기 위해.
• 장기 관측 자료를 사용하여 태양과 33개의 태양형 항성에서 11년 주기와 준이년 주기 활동 주기의 주기를 비교하기 위해.
• 항성 복사율의 QBV가 코로나층 활동 지수(S_CaII)와 대기권 밝기 변화와 상관관계가 있는지 확인하기 위해.
• 다양한 항성 활동 수준과 스펙트럼 유형에서 QBV의 보편성과 일관성을 평가하기 위해.
• 항성 활동에서 잘 알려진 11년 주기와 비교하여 QBV의 통계적 유의성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 33개의 태양형 항성과 태양에 대해 20년간의 동시에 촬영된 관측 자료를 사용하였으며, 대기권 복사율(ubvy 광도 측정)과 코로나층 Ca II H 및 K 방출 지수(S_CaII)를 포함한다.
• S_CaII 지수의 밝기 곡선에 빠른 푸리에 변환(FFT)을 적용하여 11년 주기 및 준이년 주기 스케일에서 주기성을 탐지한다.
• 이전에 마운트 위ล슨 관측소 자료에서 확인된 값과 비교하여 11년 주기 주기(T_11)를 계산하고 결과의 타당성을 검증한다.
• 전력 스펙트럼에서 2.2~3.5년 범위 내에 뚜렷한 스펙트럼 피크를 탐지하여 준이년 주기 주기(T_2)를 식별한다.
• 코로나층 활동이 낮은 별(태양 포함)을 포함하는 그룹 I과 활동이 높은 별을 포함하는 그룹 II로 별을 분류하여 대기권 및 코로나층 복사율 변화 간 상관관계를 분석한다.
• 대기권 밝기 변화와 S_CaII 지수 변화 간의 상관계수를 계산하여 표면 활동과 코로나층 활동 간의 관계를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 태양형 항성은 태양에서 관측된 것과 유사하게 코로나층 및 대기권 복사율에서 준이년 주기 변동을 나타내는가?
• RQ2 이 샘플의 33개 태양형 항성에서 준이년 주기와 11년 주기 중 어느 것이 더 자주 나타나는가?
• RQ3 대기권 밝기와 코로나층 S_CaII 지수 변화 간에 유의미한 상관관계가 있으며, 저활동(그룹 I)과 고활동(그룹 II) 항성 간에 차이가 있는가?
• RQ4 관측된 항성 샘플에서 준이년 주기 주기(T_2)의 범위는 무엇이며, 태양의 QBV 기간과 비교해보면 어떠한가?
• RQ5 FFT 분석을 통해 유도된 11년 주기(T_11)는 이전에 HK 프로젝트 관측자들이 보고한 값과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 샘플에 포함된 33개 태양형 항성 중 75%가 태양의 QBV와 유사한 코로나층 복사율에서 뚜렷한 준이년 주기 변동(QBV)을 보인다.
• 항성의 준이년 주기 주기(T_2) 범위는 2.2~3.5년이며, 태양의 QBV 기간은 11년 주기 동안 25~39개월 사이로 변동한다.
• FFT 분석을 통해 유도된 11년 주기 주기(T_11)는 이전에 HK 프로젝트에서 보고된 값과 양호한 일치를 보이며, 방법론적 접근의 타당성을 검증한다.
• 그룹 I 항성(태양 포함)에서는 대기권 밝기와 코로나층 S_CaII 지수 간에 직접 상관관계가 나타나지만, 그룹 II 항성에서는 반대 상관관계가 나타나며, 상관계수의 크기는 최대 0.7까지 도달하지만 부호는 반대이다.
• 샘플에서 QBV는 11년 주기보다 더 퍼져 있는 것으로 보이며, 명확하게 정의된 11년 주기보다 QBV가 더 많은 항성에서 관측되었다.
• 이 연구는 QBV가 태양형 항성에서 흔한 특징임을 확인하였으며, 대류권이 있는 항성에서 자기 다이너모 과정과 관련된 코로나층 활동의 근본적인 측면임을 시사한다.