[论文解读] Doppler imaging an X-ray flare on the ultrafast rotator BO Mic - A contemporaneous multiwavelength study using XMM-Newton and VLT

Uwe Wolter, J. Robrade+2 more|ArXiv.org|Dec 6, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 16被引用 15

一句话总结

本研究利用同时期的XMM-Newton与VLT观测，首次对超快速自转的K型矮星BO Mic上的X射线耀斑进行了多普勒成像定位。该耀斑在X射线、紫外及Hα波段被探测到，但在白光中未被探测到，位于中纬度区域，低于0.4颗恒星半径，且与主要光球黑子无关，表明其为远离主要黑子群的独立磁重联区域。

ABSTRACT

We present an analysis of contemporaneous photospheric, chromospheric and coronal structures on the highly active K-dwarf star BO Mic (Speedy Mic). We localize a moderate flare in the stellar atmosphere and study its energetics, size and thermal behaviour. The analysis is based on strictly simultaneous X-ray, UV- and optical observations carried out by XMM-Newton and the VLT. We use Doppler imaging and related methods for the localization of features. Based on X-ray spectroscopy we study the the coronal plasma in and outside the flare. The flare emits in X-rays and UV, but is not detected in white light; it is located at intermediate latitude between an extended spot group and the weakly spotted pole. We estimate its height below 0.4 stellar radii making it clearly distinct in longitude and height from the prominences found about two stellar radii above the surface. While BO Mic's photospheric brightness is modulated due to extended starspots, neither the chromospheric nor the X-ray emission show a pronounced rotational modulation.

研究动机与目标

• 利用同步多波段观测对BO Mic上的中等强度X射线耀斑进行定位。
• 确定耀斑在恒星大气中的空间分布及其能量特性。
• 研究耀斑位置与光球黑子结构之间的关系。
• 评估耀斑期间日冕等离子体的热演化及发射度。
• 将耀斑特性与AB Dor等其他活跃恒星的特性进行比较。

提出的方法

• 利用高分辨率UVES光谱进行多普勒成像（DI），以重建光球黑子分布并确定耀斑位置。
• 利用XMM-Newton EPIC与OM的同步观测获取X射线和光学光曲线及光谱数据。
• 采用APEC模型与多温度等离子体假设进行X射线谱拟合，以推导发射度与温度。
• 通过Ca II K线发射的径向速度追踪，定位日冕层耀斑位置。
• 由于OM数据存在重合损失，采用背景减除光曲线与相对测光法。
• 应用Cldi算法处理覆盖1.1个恒星自转周期的142组UVES光谱，信噪比高（约400 at 6000 Å）。

实验结果

研究问题

• RQ1 BO Mic上的X射线耀斑在恒星大气中的位置如何？其位置与光球黑子有何关联？
• RQ2 耀斑的热力学与能量行为如何，通过X射线与紫外辐射测量？
• RQ3 为何耀斑未在白光中被探测到？这对其高度与几何结构有何含义？
• RQ4 耀斑的自转相位与主要光球黑子及日珥相比如何？
• RQ5 该耀斑是否可与太阳耀斑模型预期的磁零点相关联？

主要发现

• X射线耀斑位于中纬度区域，低于0.4颗恒星半径，且与主要光球黑子群无关。
• 耀斑在软X射线波段的峰值功率约为10^30 erg/s，其峰值通量与总能量均比大型太阳耀斑高出约100倍。
• 耀斑在白光中未被探测到，与恒星总光度中约10^-3的光学连续谱贡献一致。
• 色球层与日冕层的辐射表现出微弱调制，与光球亮度的强烈调制形成对比，表明活动分量之间存在解耦。
• 耀斑发生在自转相位φ ≈ 2.0与4.0，表明其位于主要黑子群所在半球或极区附近，但未与任何显著黑子特征重合。
• 耀斑的高度与行为特征与AB Dor的日冕结构一致，支持BO Mic与AB Dor作为超快速自转恒星之间的相似性。