近期，贵州大学物理学院张立云教授团队与美国巴特勒大学韩先明教授、霍华德大学Prabhakar Misra教授等国际合作者，利用凌星系外行星巡天卫星（TESS）近六年巡天观测发布的130多万条恒星光变曲线数据开展的有关恒星耀斑及其准周期震荡现象的研究工作在《天体物理学增刊》（The Astrophysical Journal Supplement Series, ApJS）发表。该项工作的第一作者为贵州大学物理学院硕士研究生王银鹏，通讯作者为贵州大学张立云教授。
耀斑是恒星上剧烈的能量爆发事件，它是完善恒星物理理论必不可少的一环，也是空间天气的重要研究对象。该研究基于TESS 74个观测扇区的2分钟采样光变曲线数据，综合运用基于卷积神经网络（CNN）与传统耀斑搜寻的方法，从超过50万颗恒星中识别到29280颗耀斑恒星并构建了一个包含208280次耀斑事件的恒星耀斑样本，其中，大多数耀斑为振幅或持续时间较小的耀斑（图1）。
图1.不同耀斑振幅和持续时间范围的耀斑频率分布图
这些耀斑的辐射能量覆盖了从1029 erg （与太阳耀斑能量相当）到1040 erg（远超太阳上最大耀斑的能量）的广阔范围。统计分析发现，长时间观测的天区的耀斑恒星分布更加密集，这说明，即使是被认为磁活动不活跃的恒星，在长时间观测中，也可能表现出活动现象（图2）。
图2. TESS巡天中的耀斑恒星在天球上的分布。红色的点为耀斑恒星，非耀斑恒星以0.1倍的采样进行了绘制。
其中右上和左下红色点密集分布的区域为TESS观测时间更长的天区。
该研究利用盖亚（Gaia）数据库提取的相关恒星参数，对恒星做了单/双星、不同演化阶段以及不同光谱型的分类，并按照此分类计算了不同分类下的耀斑恒星占恒星总数的比例。研究发现双星、主序星中耀斑恒星的比例更高，而对于不同的光谱型，耀斑恒星的比例表现出从OBA型到GKM型逐渐增高的趋势（图3）。
图3.不同子类下的耀斑恒星与非耀斑恒星堆叠图。蓝色代表非耀斑恒星，红色代表耀斑恒星。
其中每个子类上标注的数字代表该特定子类中耀斑恒星的比例。
耀斑准周期振荡现象（QPP）是出现在耀斑上升或衰减阶段的辐射流量振荡现象，它由于不符合耀斑的标准模型而被广泛研究，但其底层的物理机制至今仍不清楚。在该工作中，研究团队根据得到的耀斑样本，选择了M型恒星的耀斑研究了出现在耀斑衰减阶段的QPP现象。M型恒星的耀斑样本数量大，因此可以避免可能的由样本量较小导致的统计偏差。同时，M型恒星自身温度较低，对QPP造成的污染较小。研究表明，耀斑衰减阶段的QPP现象随着耀斑振幅、持续时间以及能量的增加表现出先上升后下降的趋势（图4）。在对太阳的研究中，随着耀斑能量的增加，发生QPP现象的频率也随之增加，这与能量较低时，该研究中出现的上升趋势一致。但由于太阳上很少发生能量高于1032 erg的耀斑，因此，当耀斑能量较高时，QPP现象表现出的比例下降趋势需要新的解释。结合本工作中QPP更有可能与恒星参数（如有效温度、自转/轨道周期）相关的讨论，研究团队假设了一个屏障（Barrier）模型用以解释耀斑能量较高部分的QPP发生率的下降趋势，并在耀斑样本中找到了符合这一模型假设的耀斑。这为进一步探索耀斑QPP现象的发生提供了新的思路。
图4. M型恒星上具有QPP现象的耀斑的分布比例图。
右侧折线图的每个点为对应的左侧图中每个参数范围中标记的比例值。
王银鹏，贵州大学物理学院2022级硕士研究生，现在北京师范大学物理与天文学院读博。该研究得到国家自然科学基金（12373032 和11963002）、贵州省科技计划项目（黔科合服企[2023]003）、贵州省科技厅支持的“组团式”帮扶项目（黔科合人才XKBF(2025)010和黔科合人才XKBF(2025)011）的支持！
Wang, Yinpeng., Zhang, Liyun., Su, Tianhao., et al. Properties of Flare Quasiperiodic Pulsations Based on a New TESS Flare Catalog，2025, ApJs, 281, 2, 52. doi:10.3847/1538-4365/ae1469 （https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025ApJS..281...52W/abstract）
图文：王银鹏
二审：祁小四
三审：梁方毅
