《天文学杂志》：对附近恒星的研究有助解开困扰天文学界300年的太阳黑子之谜

《天文学杂志》：对附近恒星的研究有助解开困扰天文学界300年的太阳黑子之谜

据cnBeta：太阳黑子的数量通常在一个可预测的11年周期中起伏，但是有一个不寻常的70年时期，太阳黑子极其罕见，300年来一直让科学家们感到困惑。根据宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组，现在附近的一颗类似太阳的恒星似乎已经暂停了它自己的周期，并进入了一个类似的罕见恒星黑子的时期。继续观察这颗恒星可以帮助解释我们自己的太阳在这个“蒙德极小期”(Maunder minimum)期间发生了什么，并使人们深入了解太阳的恒星磁力活动，它可以干扰卫星和全球通信，甚至可能影响地球的气候。

这颗恒星–以及其他58颗类似太阳的恒星的50年的恒星黑子活动目录–在《天文学杂志》在线发表的一篇新论文中得到了描述。

由于恒星“发电机”（产生磁场的过程）导致该区域的温度暂时降低，因此恒星黑子在恒星表面显示为一个黑点。自从伽利略和其他天文学家在16世纪首次观察到星斑以来，天文学家一直在记录我们太阳上的黑子频率变化，因此有一个关于其11年周期的良好记录。例外的是“蒙德极小期”，它从16世纪中期持续到17世纪初，从那时起就一直让天文学家感到困惑。

“我们并不真正知道是什么导致了蒙德极小期，我们一直在寻找其他类似太阳的恒星，看看它们是否能提供一些启示，”该论文的第一作者Anna Baum说。“我们已经确定了一颗恒星，我们认为它已经进入了类似于蒙德极小期的状态。在这个极小期期间，并希望在它走出这个极小期时，继续观察这颗恒星将是非常令人兴奋的，这可能对300年前的太阳活动有极大的参考价值。”

研究小组从多个来源获取数据，将59颗恒星的50至60年的恒星黑子数据拼接在一起。这包括来自威尔逊山天文台香港项目的数据–该项目旨在研究恒星表面活动，从1966年到1996年–以及来自凯克天文台的行星搜索，其中包括此类数据，作为他们从1996年到2020年持续搜索系外行星的一部分。研究人员汇编了一个数据库，其中包括出现在这两个来源中的恒星，以及其他可能有助于解释恒星黑子活动的现成信息。该小组还做出了相当大的努力来规范来自不同望远镜的测量，以便能够直接进行比较，并在其他方面对数据进行清理。

研究小组通过观察至少两个完整的周期，确定或确认其中29颗恒星有恒星黑子周期，这些周期往往持续十年以上。一些恒星似乎根本就没有周期，这可能是因为它们的旋转速度太慢而没有“发电机”，或者是因为它们的生命接近尾声。其中有几颗恒星需要进一步研究，以确认它们是否有一个周期。

宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授、论文作者Jason Wright说：“这种连续的、超过50年的时间序列使我们能够看到一些我们以前从10年的快照中从未注意到的东西。令人激动的是，Anna发现了一颗有希望的恒星，它在几十年里一直在循环，但似乎已经停止了。”

根据研究人员的说法，这颗恒星–被称为HD 166620–估计有一个大约17年的周期，但现在已经进入了一个低活动期，并且自2003年以来没有显示出恒星黑子的迹象。

“当我们第一次看到这个数据时，我们认为这一定是个错误，我们把两颗不同的恒星的数据放在一起，或者目录中有一个错字，或者恒星被错误地识别了，”Jacob Luhn说，他在项目开始时是宾夕法尼亚州立大学的研究生，现在在加州大学欧文分校。“但是我们对所有的东西都进行了双重和三重的检查。观察的时间与我们预期的恒星的坐标是一致的。而且，威尔逊山观测到的天空中并没有那么多明亮的星星。无论我们检查多少次，我们总是得出这样的结论：这颗恒星只是停止了循环。”

研究人员希望在这颗恒星的整个极小期继续研究，并有可能在它走出极小期并再次开始循环时进行研究。这种持续的观察可以提供关于太阳和像它一样的恒星如何产生其磁动力的重要信息。

Baum说：“关于什么是蒙德极小期有很大的争论，”她现在是利哈伊大学的博士生，研究恒星天文学和小行星学。“太阳的磁场是否基本上关闭了？它失去了它的动力装置吗？还是它仍然在循环，但处于一个非常低的水平，没有产生很多太阳黑子？我们无法回到过去测量当时的情况，但是如果我们能够确定这颗恒星的磁结构和磁场强度的特征，我们可能开始得到一些答案。”

对太阳表面活动和磁场的更好理解可能会有几个重要的影响。例如，强烈的恒星活动可以使卫星和全球通信失效，1989年有一次特别强烈的太阳风暴使魁北克省的电网失效。还有人认为，太阳黑子周期可能与地球上的气候有联系。此外，研究人员说，来自这颗恒星的信息可能会影响我们对太阳系以外的行星的搜索。

加州大学伯克利分校的研究科学家、该论文的作者Howard Isaacson说：“恒星黑子和其他形式的恒星表面磁性活动干扰了我们探测其周围行星的能力。提高我们对恒星磁力活动的理解可能有助于我们改进我们的探测工作。”

这项研究中的59颗恒星及其恒星黑子活动的策划数据库已经提供给研究人员进一步调查。

Wright说：“这项研究是跨代天文学的一个很好的例子，我们如何通过在我们之前的天文学家的许多观察和专门研究的基础上继续提高我们对宇宙的理解。当我还是研究生的时候，我研究了来自威尔逊山和凯克天文台的恒星黑子数据，Howard在他的硕士论文中研究了来自加利福尼亚行星调查的恒星黑子数据，而现在Anna将所有的数据拼接在一起，以便更全面地观察这些年的情况。我们都很高兴继续研究这个和其他恒星。”

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