[论文解读] 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 7

一句话总结

本研究分析了来自HK项目长达20年的光球层与色球层同步观测数据，以探究33颗类太阳恒星及太阳的周期性活动。通过对接收的Ca II H和K发射指数进行快速傅里叶变换，证实了恒星辐射通量中广泛存在准两年周期振荡（QBV），其中75%的恒星表现出2.2至3.5年之间的QBV周期，表明QBV是类太阳恒星的普遍特征，其普遍性可能超过11年周期。

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.

研究动机与目标

• 探究类太阳恒星的色球层与光球层辐射通量中是否存在准两年周期振荡（QBV）。
• 利用长期观测数据，比较太阳及33颗类太阳恒星中11年周期与准两年周期活动的周期性特征。
• 确定恒星辐射通量中的QBV是否与色球层活动指数（S_CaII）及光球层亮度变化相关。
• 评估QBV在不同恒星活动水平与光谱类型中的普遍性与一致性。
• 评估QBV的统计显著性，并与恒星活动中的著名11年周期进行比较。

提出的方法

• 利用HK项目提供的20年同步观测数据，包括33颗类太阳恒星及太阳的光球层通量（ubvy测光）与色球层Ca II H和K发射指数（S_CaII）。
• 对S_CaII指数的光曲线应用快速傅里叶变换（FFT），以检测11年与准两年时间尺度上的周期性。
• 将FFT分析得到的11年周期（T_11）与此前来自威尔逊山天文台的数据结果进行计算与对比，以验证结果的可靠性。
• 通过在功率谱中检测2.2至3.5年范围内的显著谱峰，识别出准两年周期（T_2）的周期。
• 将恒星划分为I组（低色球层活动，包括太阳）与II组（较高活动），以分析光球层与色球层通量变化之间的相关性。
• 计算光球层亮度变化与S_CaII指数变化之间的相关系数，以评估表面活动与色球层活动之间的关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 类太阳恒星是否表现出与太阳相似的色球层与光球层辐射通量中的准两年周期振荡？
• RQ2 在33颗类太阳恒星样本中，准两年周期的出现频率与11年周期相比如何？
• RQ3 光球层亮度变化与色球层S_CaII指数变化之间是否存在显著相关性？该相关性在低活动（I组）与高活动（II组）恒星之间是否存在差异？
• RQ4 在恒星样本中观测到的准两年周期（T_2）范围是多少？其与太阳的QBV持续时间相比如何？
• RQ5 通过FFT分析得到的11年周期（T_11）与HK项目观测者先前报告的周期相比如何？

主要发现

• 在33颗类太阳恒星样本中，75%的恒星在其色球层辐射通量中表现出显著的准两年周期振荡（QBV），与太阳的QBV相似。
• 恒星的准两年周期（T_2）范围为2.2至3.5年，而太阳的QBV持续时间在11年周期内变化为25至39个月。
• 通过FFT分析得到的11年周期（T_11）与HK项目先前报告的值高度一致，验证了方法的可靠性。
• 对于I组恒星（包括太阳），光球层亮度与色球层S_CaII指数呈正相关；而II组恒星则呈负相关，相关系数最大可达0.7，但符号相反。
• QBV现象在样本中比11年周期更为普遍，因为检测到的QBV恒星数量多于具有明确11年周期的恒星。
• 本研究证实QBV是类太阳恒星的普遍特征，表明其是与具有对流区的恒星中磁流发电机理密切相关的基本活动特征。