近期,贵州大学物理学院张立云教授团队联合美国巴特勒大学韩先明教授、霍华德大学Prabhakar Misra教授等国际合作伙伴,基于郭守敬望远镜(LAMOST)第十次数据发布(DR10)中分辨率光谱数据巡天数据,并结合凌日系外行星巡天卫星(TESS)的数据,对2万余颗M型矮星的磁活动特征开展了系统研究。该研究在大样本尺度上揭示了M型矮星色球活动、耀发规律及其与恒星自转、演化环境之间的统计联系。相关成果已发表于自然指数期刊Astronomy & Astrophysics上。本项研究第一作者为贵州大学物理学院硕士研究生李文杰,通讯作者为贵州大学张立云教授。
M型矮星是银河系中最普遍的恒星族群,约占银河系内全部恒星数量的70%。它们虽然体积较小、光度昏暗,但磁活动极为剧烈,常伴随色球发射、耀发爆发甚至可能的日冕物质抛射(CME)。这些活动对围绕M矮星运行的行星宜居性评估至关重要,因此成为近年来恒星物理与系外行星研究的重要方向。
研究团队从LAMOST M型恒星光谱库中筛选出708,969条中分辨率光谱数据,最终获得11,868颗具有足够信噪比的可分析样本。相较于低分辨率光谱,本研究所使用的中分辨率光谱(R≈7500)能更精确刻画EWHα等磁活动指标的细微轮廓变化,极大提升了对弱活动与渐变过程的识别能力(图1)。在对 Hα线变化的研究中,识别了 119颗具有EWHα值变化类耀斑事件的恒星(快速上升和缓慢下降),并计算了这些事件的EWHα变化的能量和幅度。能量范围为 6.12×1028 - 3.05×1035 erg。

图1 短时间尺度上的Hα线变化和EWHα值变化
对恒星色球活动与自转关系的研究中,引入了罗斯比数(Ro)来分析色球活动与恒星自转和对流之间的关系。恒星色球活动水平在Ro约为 0.18 ± 0.03 时出现显著变化——活动强度随Ro增加而迅速减弱,标志着恒星活动从“饱和”状态过渡到“非饱和”状态的临界点(图2)。

图2色球活动指标R`Hα与Ro之间的相关性
此外,研究团队将该样本与TESS 2分钟采样间隔的光变曲线进行交叉匹配,最终确认:891颗具有耀斑活动的M型恒星,共探测到7356次耀斑事件,其能量范围覆盖 1031–1036 erg(图3)。

图3 恒星耀斑能量与持续时间之间的关系。耀斑持续时间越长,耀斑能量越高。
最后,通过检测恒星 Hα线中的红移或蓝移不对称性来寻找潜在的日冕物质抛射事件。 在具有红移或蓝移谱线特征的天体中,识别出两颗恒星为CME候选体(图4)。

图4 两颗CME候选体恒星Hα线的双高斯拟合对比流量轮廓。
李文杰,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)等项目的支持!
Li Wenjie., Zhang LiYun., Su Tianhao. et al. 2025, “Magnetic Activity of M dwarf Stars from the LAMOST DR10 Medium-Resolution Survey”,2025, Astronomy & Astrophysics, 2025,704, A274(https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555251)
图文:李文杰
一审:张立云
二审:祁小四
三审:梁方毅

