[论文解读] VLBI imaging of the RS CVn binary star system HR 5110

R. R. Ransom, N. Bartel+5 more|CERN Bulletin|Jan 21, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 5

一句话总结

本研究首次在8.4 GHz频段获得了RS CVn双星HR 5110的高分辨率VLBI图像，揭示了具有紧凑核心（0.39±0.09 mas）和延伸晕（1.95±0.22 mas）的核-晕结构。核心的流量密度在12小时内增加了200%，圆偏振度从10%降至2.5%，表明发生了耀斑事件，该事件可能起源于色球层活动强烈的K型次巨星。

ABSTRACT

We present VLBI images of the RS CVn binary star HR 5110 (=BH CVn; HD 118216), obtained from observations made at 8.4 GHz on 1994 May 29/30 in support of the NASA/Stanford Gravity Probe B project. Our images show an emission region with a core-halo morphology. The core was 0.39 +/- 0.09 mas (FWHM) in size, or 66% +/- 20% of the 0.6 +/- 0.1 mas diameter of the chromospherically active K subgiant star in the binary system. The halo was 1.95 +/- 0.22 mas (FWHM) in size, or 1.8 +/- 0.2 times the 1.1 +/- 0.1 mas separation of the centers of the K and F stars. The core increased significantly in brightness over the course of the observations and seems to have been the site of flare activity that generated an increase in the total flux density of ~200% in 12 hours. The fractional circular polarization simultaneously decreased from ~10% to 2.5%.

研究动机与目标

• 获取RS CVn双星HR 5110的高空间分辨率VLBI图像，以研究其射电辐射结构。
• 研究该系统射电辐射的形态及其变异性，特别是耀斑活动期间的表现。
• 通过为HR 5110提供精确的位置估计，支持重力探针B任务，作为潜在的导星。
• 分析活动双星中射电流量密度、偏振变化与结构组分（核心与晕）之间的关系。

提出的方法

• 1994年5月29日至30日，使用七座射电望远镜在8.4 GHz频段进行全球VLBI观测，重点采用相位参考技术以提高位置测量精度。
• 采用混合成像技术进行成像，其结果质量优于相位参考成像图，从而支持详细的结构分析。
• 利用VLA作为独立的干涉仪，在观测时段内以10分钟为间隔监测总流量密度和圆偏振度。
• 应用基于标准AIPS的校准程序，包括可见度条纹拟合、幅度校准以及利用距离HR 5110小于3°的参考源进行自校准。
• 对可见度数据拟合高斯模型，以量化核心和晕组分的尺寸与流量分布。
• 使用3C286校准流量密度，不确定度为5%，确保了可靠的绝对流量测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 在毫角秒分辨率下，HR 5110的射电辐射空间结构如何？
• RQ2 射电辐射的核心与晕组分的尺寸和亮度如何随时间变化？
• RQ3 在恒星耀斑背景下，流量密度变化与圆偏振度变化之间存在何种关系？
• RQ4 观测到的射电变异性是否可归因于色球层活动强烈的K型次巨星中的局部耀斑活动？
• RQ5 该辐射形态与以往的VLBI观测结果及RS CVn系统的理论预期相比如何？

主要发现

• VLBI图像揭示了核-晕形态，核心的FWHM为0.39±0.09 mas，约为K型次巨星角直径（0.6±0.1 mas）的66%±20%。
• 晕的延伸达到1.95±0.22 mas FWHM，约为K星与F星之间分离距离（1.1±0.1 mas）的1.8±0.2倍。
• 核心的流量密度在12小时内增加了约200%，表明K星色球层中发生了显著的耀斑事件。
• 同时，圆偏振度的分数从约10%降至2.5%，与耀斑期间辐射机制的变化一致。
• 核心的尺寸与亮度演化表明存在局部化、紧凑且动态的射电辐射过程，可能与磁活动有关。
• 观测到的结构与变异性与该系统为具有强色球层和日冕活动的RS CVn双星一致，支持其作为耀斑星的分类。