比一千个太阳还亮 科学家揭示恒星超级耀斑异常行为背后的物理学原理

太阳耀斑和超级耀斑的物理原理被认为是相同的：磁能的突然释放。超级耀斑恒星具有更强的磁场，因此耀斑也更亮，但有些恒星却表现出一种不寻常的行为--最初亮度增强，持续时间很短，随后出现持续时间更长但强度较低的二次耀斑。夏威夷大学天文研究所博士后研究员杨凯和副教授孙旭东领导的研究小组建立了一个模型来解释这种现象，该模型发表在《天体物理学报》上。

"通过将我们学到的有关太阳的知识应用到其他更冷的恒星上，我们能够确定驱动这些耀斑的物理原理，尽管我们永远无法直接看到它们，"杨说。"这些恒星的亮度随时间的变化实际上帮助我们'看到'了这些耀斑，它们实在是太小了，无法直接观测到。"

人们认为这些耀斑中的可见光只来自恒星大气的下层。磁重联产生的能量粒子从高温、脆弱的日冕（恒星的外层）降下，加热这些层。最近的研究假设，超级耀斑恒星也能探测到来自日冕环的辐射--被太阳磁场困住的热等离子体，但这些环的密度必须非常高。遗憾的是，天文学家没有办法对此进行测试，因为除了我们自己的太阳之外，没有办法在其他恒星上看到这些环。

太阳动力学天文台拍摄的太阳日冕环图像，显示了"日冕雨"现象。图中还包括一张地球的图像，以提供日冕环的比例，日冕环比地球大 10 多倍。图片来源：美国宇航局太阳动力学天文台/科学可视化工作室/汤姆-布里奇曼

其他天文学家利用开普勒望远镜和 TESS 望远镜的数据，发现恒星有一条奇特的光曲线--类似于天体的"峰突"，即亮度的跳跃。事实证明，这种光曲线与太阳现象相似，即在最初的爆发之后会出现第二个更渐进的峰值。这些光曲线让我们想起了我们在太阳上看到的一种现象，叫做太阳晚期耀斑。

研究人员问道："同样的过程--能量化的大型恒星环--能否在可见光下产生类似的晚期亮度增强？"

为了解决这个问题，杨改编了经常用于模拟太阳耀斑环的流体模拟，并放大了环的长度和磁能。他发现，耀斑的巨大能量输入会将大量质量泵入环路，从而产生密集、明亮的可见光发射，这与预测的结果不谋而合。

这些研究表明，只有当超高温气体在环的最高处冷却下来时，我们才能看到这种"撞击"闪光。在重力的作用下，这些发光物质会下落，形成我们所说的"日冕雨"，这就是我们在太阳上经常看到的现象。这让研究小组确信，这个模型一定是真实的。

编译来源：ScitechDaily