[论文解读] The weak-line T Tauri star V410Tau I. A multi-wavelength study of variability

B. Stelzer, M. Fernández+11 more|CERN Bulletin|Sep 11, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 23

一句话总结

本研究对弱线T Tauri星V410 Tau开展了多波长观测，结合光学、Hα和X射线数据，探究不同大气层中磁活动指标之间的关系。关键发现是在V410 Tau中首次探测到5.4年活动周期——这是首例在主序前星中发现此类周期的证据——同时X射线和Hα辐射中未见旋转调制，表明日冕/色球层活动与表面黑子之间存在解耦现象。

ABSTRACT

We present the results of an intensive coordinated monitoring campaign in the optical and X-ray wavelength ranges of the low-mass, pre-main sequence star V410Tau carried out with the aim to study the relation between various indicators for magnetic activity that probe emission from different atmospheric layers: optical photometric star spot (rotation) cycle, chromospheric Halpha emission, and coronal X-rays. Two X-ray pointings were carried out with the Chandra satellite simultaneously with the optical observations, and centered near the maximum and minimum levels of the optical lightcurve. A relation of their different count levels to the rotation period of the dominating spot is not confirmed by a third Chandra observation carried out some months later, during another minimum of the 1.87d cycle. Similarly we find no indications for a correlation of the Halpha emission with the spots' rotational phase. The extraordinary stability of the largest spot is confirmed by long-term photometric and radial velocity measurements. Joining our optical photometry with previous data we provide a new estimate for the dominant periodicity of V410Tau. This updated value removes systematic offsets of the time of minimum observed in data taken over the last decade. Furthermore, the combination of the new data with published measurements taken during the last decade allows us to examine long-term changes in the mean light level of the photometry of V410Tau. A variation on the timescale of 5.4yr is suggested. Assuming that this behavior is truely cyclic V410Tau is the first pre-main sequence star on which an activity cycle is detected.

研究动机与目标

• 研究V410 Tau不同大气层中磁活动指标之间的关系：表面黑子（光学）、色球层发射（Hα）和日冕X射线发射。
• 精确测定主导黑子引起1.87天光变调制的自转周期和时事表。
• 检验X射线和Hα发射是否与光学光 lightcurve 的同一旋转相位调制，以判断是否与大极地黑子存在直接关联。
• 搜索平均亮度和活动水平的长期变化，可能表明存在活动周期。
• 评估主序前星中X射线与Hα光度之间的关联，并与主序耀星进行比较。

提出的方法

• 2001年11月开展协调的多波长监测活动，使用光学测光、低分辨率光谱（测量Hα等效宽度和流量）以及钱德拉X射线天文台的X射线观测。
• 获取高精度光学光曲线，利用1993年和2001年的数据评估长期稳定性，以改进主导黑子的自转周期和时事表。
• 利用测得的等效宽度和R_c波段测光计算Hα光度，应用依巴谷距离（136 pc）和标准星的通量定标。
• 从ACIS X射线谱中推导X射线光度，与Hα和光学通量比较，以评估活动相关性。
• 分析X射线和Hα发射相对于光学最小值的相位依赖性，以检验是否存在旋转调制。
• 将2001年观测数据与过去十年的档案数据结合，搜索平均亮度的长期趋势和周期性。

实验结果

研究问题

• RQ1 V410 Tau的1.87天光变周期是否长期稳定？能否利用新数据进一步精化？
• RQ2 X射线和Hα发射是否与光学光曲线同相变化，表明其起源于大极地黑子？
• RQ3 V410 Tau中是否存在长期活动周期的证据？若存在，其周期是多少？
• RQ4 V410 Tau的X射线与Hα光度与主序M型矮星相比如何？这对活动机制有何启示？
• RQ5 X射线和Hα发射缺乏旋转调制，对日冕和色球层活动的空间分布有何含义？

主要发现

• V410 Tau的自转周期被精化为1.871970 ± 0.000010天，解决了以往历表中存在的系统性偏差。
• 1993年和2001年径向速度测量结果按新周期折叠后，相位对齐近乎完全一致，证实主导极地黑子的长期稳定性。
• 检测到平均光学亮度约5.4年的长期变化，表明这是主序前星中首次出现活动周期的初步证据。
• 即使在光学极大和极小同时进行钱德拉观测时，X射线光曲线中也未发现显著的旋转调制，表明X射线辐射并非集中于大极地黑子。
• 未发现Hα发射强度与主导黑子旋转相位之间存在相关性，表明色球层活动与大黑子分布无直接关联。
• V410 Tau的X射线与Hα光度与主序M型矮星中观测到的关系一致（例如，L_Hα ≈ 0.7 L_X），表明尽管处于主序前阶段，其活动标度仍与主序星相似。