[论文解读] 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 3

一句话总结

本研究分析了33颗类太阳恒星及太阳20年来的HK项目同步光球层与色球层流量数据，利用快速傅里叶变换检测周期性活动。研究证实，色球层发射中普遍存在准两年周期变化（2.2–3.8年），约75%的恒星表现出此类周期，比11年周期更为常见，表明类太阳恒星的次光球对流区结构与磁活动周期之间存在根本性关联。

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

研究动机与目标

• 研究类太阳恒星中除广为人知的11年周期外，是否存在周期性活动及其特征。
• 确定与太阳相似的色球层发射准两年周期变化在类太阳恒星中是否普遍。
• 检查11年周期与准两年周期的周期长度是否依赖于恒星的光谱类型与有效温度。
• 评估类太阳恒星中周期长度与次光球对流区结构之间的关系。

提出的方法

• 利用HK项目提供的20年同步观测数据，包括光球层流量（ubvy系统）与色球层Ca II H和K线发射。
• 应用快速傅里叶变换（FFT）从太阳及33颗类太阳恒星的流量变化数据中提取周期性。
• 计算并比较每颗恒星的11年周期长度（$T_{11}$）与准两年周期长度（$T_2$）。
• 将$T_{11}$与$T_2$与恒星有效温度（$T_{\text{eff}}$）及光谱类型相关联，以评估结构依赖性。
• 通过与Mount Wilson观测中先前报道的$T_{11}$值（Lockwood et al. 2007）对比，验证结果可靠性。
• 分析$T_2$在11年周期内的稳定性，注意到其变化与太阳观测结果相似。

实验结果

研究问题

• RQ1 类太阳恒星是否表现出与太阳观测结果相似的色球层发射准两年周期变化？
• RQ2 在HK项目样本的类太阳恒星中，11年周期与准两年周期的出现频率如何？
• RQ3 11年周期长度（$T_{11}$）是否与恒星的有效温度或光谱类型相关？
• RQ4 准两年周期长度（$T_2$）在样本中变化程度如何？是否存在对恒星参数的依赖性？
• RQ5 观测到的周期长度与基于次光球对流区大小的理论预期相比如何？

主要发现

• 样本中约75%的33颗类太阳恒星表现出明显突出的准两年周期流量变化，表明该周期在类太阳恒星中普遍存在。
• 准两年周期长度（$T_2$）范围为2.2至3.8年，其中大多数值位于2.0至3.2年之间。
• 11年周期长度（$T_{11}$）从F5型恒星到K7型恒星增加约30–40%，与次光球对流区尺寸增大相关。
• 通过FFT分析得出的$T_{11}$值与Mount Wilson观测中先前报道的值高度一致，验证了方法的可靠性。
• 准两年周期（$T_2$）的持续时间在11年周期内并非恒定，变化范围约为25至39个月——与太阳行为一致。
• 本研究证实，准两年周期变化在样本中比11年周期更常被观测到，表明其在恒星磁活动中的根本性作用。