[论文解读] Signature of a magnetic activity cycle in HD49933 observed by CoRoT

R. A. García, J. Ballot+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2010

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 3被引用 3

一句话总结

本研究利用CoRoT的400天光度观测数据，首次为类太阳恒星HD49933提供了磁活动周期的证据。通过分析p模频率偏移与振幅变化，识别出一个活动周期，其最低活动相位出现在第二次观测运行期间，证实了频率与振幅变化的反相关性，与太阳周期类似。

ABSTRACT

Solar-like stars with an external convective envelope can develop magnetic activity cycles under the interaction of con- vection, rotation and magnetic fields. Even in the Sun, these dynamo effects are not yet well understood and it would be extremely important to extend this study to different stars with different characteristics. HD49933 is a F5V, 1.2 solar mass star that has been observed by CoRoT for 60 days during the initial Run and 137 more days about 6 months later. Thus, a total of 400 days have been covered with the two observations. Assuming that the activity cycle is proportional to the rotation of the star (which spins 8-9 times faster than the Sun, i.e., P_rot=3.4 days), CoRoT observations could be good to perform such study. The analysis techniques employed here hve already been successfully tested on sun-as-a-star observations done by VIRGO and GOLF on board SoHO and ground-based MARK-I instrument.

研究动机与目标

• 利用CoRoT任务的星震学数据，研究F5V型恒星HD49933是否存在磁活动周期。
• 检验是否可通过p模频率与振幅的变化，在其他恒星中探测到类似太阳的恒星活动周期。
• 探讨类太阳恒星中恒星自转、磁活动与星震学特征之间的关系。
• 验证交叉相关法与振幅包络分析在CoRoT光曲线中检测长期活动调制的有效性。

提出的方法

• 分析了两次观测运行之间相隔约6个月的400天CoRoT 'Helreg'光曲线。
• 通过60天段之间的互相关函数检测p模功率谱中的频率偏移，并对峰值位置拟合高斯函数。
• 计算互相关函数的三阶矩以估计不对称性，并推断时间偏移。
• 应用A2Z流程从20天子序列（5天偏移）中提取每个径向模的最大振幅（$A_{\rm{max}}$）。
• 对哈维型函数进行拟合以建模对流背景，并在1000–2500 μHz范围内分离出p模振幅。
• 将结果与太阳类比，以太阳已知的周期行为为参考，检验频率与振幅的反相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 HD49933是否表现出可通过星震学频率偏移检测到的磁活动周期？
• RQ2 在400天的CoRoT观测中，p模频率与振幅特征如何演变？
• RQ3 观测到的p模特性变化是否可解释为恒星活动周期的特征？
• RQ4 HD49933中的活动周期是否如太阳一样，在频率与振幅上呈现反相关性？
• RQ5 HD49933的活动周期 timescale 是多少，其与自转周期有何关系？

主要发现

• 在第一次短观测运行（A）与第一次长观测运行（B）的前60天之间，检测到$0.59 \pm 0.23$ μHz的频率偏移，表明频率向更高值移动，与A阶段处于活动极大期一致。
• 在长观测运行的两段（B与C）之间，检测到较小的偏移$0.17 \pm 0.18$ μHz，表明活动水平正在下降。
• 每个径向模的最大振幅（$A_{\rm{max}}$）在长观测运行的中段达到最小值，表明活动减弱，与频率偏移分析结果一致。
• $A_{\rm{max}}$的变化在第二次运行期间出现最小值，第一次运行中振幅居中，支持存在活动周期的存在。
• 频率偏移与$A_{\rm{max}}$的变化呈反相关性，与太阳周期中的行为一致。
• 交叉相关分析、折叠光谱与$A_{\rm{max}}$演化相结合的综合分析，为HD49933中存在磁活动周期提供了有力证据，其周期很可能覆盖了整个400天的观测基线。