科学家对遥远恒星耀斑的观测可能包含了“日冕雨”的第一个证据

对一颗小型凉爽恒星上的恒星耀斑的高分辨率光谱观测表明了“日冕雨”的可能性，这种现象在我们的太阳上已经被观测到，但是在这种大小的恒星上还没有被证实。这颗恒星被称为vB 10，它的大小约为太阳的十分之一，产生的能量不到太阳的1%。科学家使用宾夕法尼亚州立大学宜居带行星探测仪（HPF）在大型Hobby Eberly望远镜上进行了研究。用HPF探测仪进行的这些观测使研究人员能够测量出耀斑中某些原子线的波长变化，这些原子线与热等离子体回落到恒星表面的情况相一致，并与太阳的“日冕雨”的观测结果相似。

由宾夕法尼亚州立大学科学家领导的团队发表的一篇描述观测结果的论文，包括对耀斑的时间序列分析，并可能帮助天文学家对此类事件的能量和频率进行限制。这篇论文已经发表在《天体物理学杂志》上。

宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学荣誉教授、论文作者Larry Ramsey说：“正如其名称所示，宜居带行星探测仪旨在通过寻找M型红矮星的光谱变化来探测行星，这种变化是由于恒星在绕行行星的引力下‘摆动’造成的。但是我们从一开始就知道，我们可能从这些光谱中了解到更多关于恒星活动的情况，而不是关于行星的情况。”

这颗恒星被归类为 “超冷红矮星”--它的大小接近于木星--是仍然能够将氢气融合为氦气的最小的恒星之一。HPF对它进行了观测，作为其正常的行星搜寻行动的一部分，但随后的分析发现，这颗恒星的发射物出现了一个巨大的峰值，与恒星耀斑一致。

耀斑是恒星表面短暂的强烈能量喷发。天文学家不知道到底是什么原因造成的，但目前最好的假设是，当恒星表面的磁场线破裂并重新连接时，它们会释放出大量的能量，其中一些转化为热能，将恒星上的离子和电子加速到极速。事件附近的一些气体冲向恒星的表面，一些则被射出到耀斑上方。

宾夕法尼亚州立大学的研究生和该论文的主要作者Shubham Kanodia说：“恒星耀斑在M型红矮星上很常见。但是由于HPF探测仪的高分辨率，我们能够从这个耀斑的光谱中检测到一些不寻常的特征。”

HPF检测到来自几个原子的发射，这些原子被耀斑激发到高能状态。特别是，来自氦原子的原子转变的发射线显示出向更长波长的轻微偏移，被称为 “红移”。这种转变表明，发出这种光的受激原子正以每秒约70公里的速度向恒星坠落。

Kanodia说：“氦线的这种红移表明了一种叫做‘日冕雨’的现象，这种现象在太阳上已经被观察了几十年。当耀斑激发的一些气体回落到恒星表面时，就会发生‘日冕雨’。以前的一些研究提出了M型红矮星上出现‘日冕雨’的可能性，但是如果我们的解释是正确的，这将是对超冷红矮星上‘日冕雨’的第一次定量观测，也是第一次使用氦发射作为指标。”

对M型红矮星上耀斑和“日冕雨”的观测可以帮助天文学家更好地了解恒星的物理学。

Ramsey说：“人们认为耀斑是由磁场的破坏造成的，但是我们目前还没有一个关于像vB 10这样的恒星上如何产生磁场的模型。看到像这样的恒星和我们的太阳在活动细节上的相似性是令人惊讶的。像这样的额外观测将有望帮助约束能够开始解释这种现象的模型。”

HPF由宾夕法尼亚州立大学设计和建造，安装在德克萨斯州麦克唐纳天文台的Hobby-Eberly望远镜上，是为数不多的能够探测到来自小型超冷红矮星的这类信号的高分辨率近红外天文光谱仪之一。

宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授，HPF的主要研究人员，以及论文的作者Suvrath Mahadevan说：“值得注意的是，我们检测到氦线的红移以及其他发射线，这表明它们与耀斑有关。我们知道这些恒星的磁力结构可能与像我们太阳这样的恒星非常不同，所以看到这种类似的活动是令人兴奋的，并希望能够更好地理解恒星的磁力和活动。”