[论文解读] Photospheric and chromospheric magnetic activity of seismic solar analogs. Observational inputs on the solar/stellar connection from Kepler and Hermes

D. Salabert, R. A. García+9 more|Aug 4, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 78被引用 4

一句话总结

本研究从开普勒数据中识别出18颗自转周期在10至40天之间的地震学太阳类比星，并利用开普勒光度测量和Hermes光谱仪数据，分析其光球层（S_ph）和色球层（S指数）的磁活动。研究发现，太阳的活动水平在11年周期变化范围内与这些类比星相当，且S_ph可作为恒星磁活动的可靠、可扩展的代理指标，尤其适用于大规模光度巡天。

ABSTRACT

We identify a set of 18 solar analogs among the seismic sample of solar-like stars observed by the Kepler satellite rotating between 10 and 40 days. This set is constructed using the asteroseismic stellar properties derived using either the global oscillation properties or the individual acoustic frequencies. We measure the magnetic activity properties of these stars using observations collected by the photometric Kepler satellite and by the ground-based, high-resolution Hermes spectrograph mounted on the Mercator telescope. The photospheric (Sph) and chromospheric (S index) magnetic activity levels of these seismic solar analogs are estimated and compared in relation to the solar activity. We show that the activity of the Sun is comparable to the activity of the seismic solar analogs, within the maximum-to-minimum temporal variations of the 11-year solar activity cycle 23. In agreement with previous studies, the youngest stars and fastest rotators in our sample are actually the most active. The activity of stars older than the Sun seems to not evolve much with age. Furthermore, the comparison of the photospheric, Sph, with the well-established chromospheric, S index, indicates that the Sph index can be used to provide a suitable magnetic activity proxy which can be easily estimated for a large number of stars from space photometric observations.

研究动机与目标

• 利用星震学参数从开普勒观测的恒星中识别出自转周期在10至40天之间的地震学太阳类比星。
• 利用开普勒光度测量和Hermes光谱仪数据，测量这些恒星的光球层和色球层磁活动水平。
• 在11年太阳周期的背景下，比较太阳与地震学太阳类比星的磁活动。
• 评估光球层S_ph指数作为色球层S指数在恒星磁活动研究中代理指标的可靠性。
• 通过与地面光谱观测方法的可行性比较，评估S_ph在大规模空间巡天中的潜力。

提出的方法

• 利用从全局振荡频率或单个声频频率推导出的星震学恒星参数，识别出18颗地震学太阳类比星。
• 基于1422天的开普勒光度数据（2009–2013年），计算光球层活动代理指标S_ph，测量由黑子引起的自转调制。
• 利用1.2米Mercator望远镜上的Hermes仪器在2014–2015年进行的高分辨率光谱观测，测量色球层活动指数S。
• 通过比较样本中S_ph与S指数值，评估二者作为活动代理指标的相关性与可靠性。
• 通过建模其对视线几何的依赖关系（假设黑子纬度与太阳相似），评估恒星倾角对S_ph的影响。
• 通过统计比较，评估活动与年龄及自转的关系，尤其针对年龄超过太阳的恒星。

实验结果

研究问题

• RQ1 太阳的磁活动水平是否与开普勒观测到的地震学太阳类比星相当？
• RQ2 在类太阳恒星中，光球层（S_ph）与色球层（S指数）活动代理指标的相关性如何？
• RQ3 对于年龄超过太阳的恒星，磁活动在多大程度上随年龄演化？
• RQ4 光球层S_ph指数能否作为大规模光度巡天中色球层活动的可靠且可扩展的代理指标？
• RQ5 恒星自转速率在本样本的太阳类比星中如何影响磁活动水平？

主要发现

• 太阳的磁活动水平处于18颗地震学太阳类比星观测到的最大值与最小值之间的变化范围内，表明太阳并非异常不活跃。
• 样本中年龄最小且自转最快的恒星表现出最高的磁活动，与已知的恒星活动-自转关系趋势一致。
• 年龄超过太阳的恒星磁活动几乎不随年龄演化，表明在太阳年龄之后活动水平趋于饱和或达到平台期。
• 光球层S_ph指数与公认的色球层S指数表现出强烈相关性，验证了S_ph作为磁活动可靠代理指标的有效性。
• S_ph可高效地从空间光度测量中估算，适用于大量恒星，为耗时较长的地面光谱观测提供可扩展的替代方案。
• 由于倾角效应，S_ph代理指标提供了真实磁活动的下限，强调了在未来的自转-磁时标研究中准确测量倾角的重要性。