紅巨星XX Trianguli表面巨大星斑的可視化呈現(xiàn)。Viktor Varga / ádám Radványi

太陽表面有時候會出現(xiàn)暗黑的區(qū)域，也就是所謂的太陽黑子（Sunspots）。它們是太陽磁場活動的結果，而太陽磁場的產(chǎn)生與太陽內(nèi)部物質的運動有關。簡而言之，太陽黑子間接反映了太陽內(nèi)部的活動情況。

追蹤太陽黑子的行為相當重要，因為太陽黑子的活躍度，與太陽產(chǎn)生的帶電粒子輻射強度有關，而這能夠對人類社會造成顯著影響。太陽黑子的活動是有規(guī)律的，其活躍度會以大致11年為周期發(fā)生波動。

但黑子并不是太陽獨有的。天文學家已經(jīng)在與我們相鄰的不少恒星表面觀測到了相似現(xiàn)象。恒星表面的黑子又被稱為星斑（Starspots），其出現(xiàn)通常能持續(xù)幾天至幾個月，它們還會在恒星表面四處游走。

紅巨星XX Trianguli表面巨大星斑的可視化呈現(xiàn)。左上角的圓是太陽的大小。HUN-REN RCAES / Zs. Kovári / á. Radványi / K. Strassmeier

星斑理論上同樣也能反映它們所在恒星的內(nèi)部情況，但近日一些匈牙利科學家在追蹤監(jiān)測了一顆位于三角座的紅巨星（XXTrianguli）之后發(fā)現(xiàn)，其表面星斑的行為模式卻相當難以預測。這可能表明其內(nèi)部的活動相當混亂。

參與研究的科學家來自波茨坦萊布尼茨天體物理學研究所和HUN-REN天文學地球科學研究中心。研究人員對特內(nèi)里費島STELLA自動望遠鏡在16年內(nèi)收集的2000多份高分辨率光譜數(shù)據(jù)進行了分析。在這些寶貴的數(shù)據(jù)基礎上，研究人員重建了99張時間序列圖像，展現(xiàn)了這顆紅巨星表面星斑在2006至2022年間的演化。

研究的一個核心發(fā)現(xiàn)是，這顆紅巨星表面的星斑變化并不遵循與太陽黑子相似的磁周期。研究人員稱這可能與這顆恒星的磁場產(chǎn)生機制，即恒星內(nèi)部導電物質的運動本質上具有非周期性有關。也就是說，XX Trianguli這顆恒星內(nèi)部的磁場產(chǎn)生機制可能是混亂的。

XX Trianguli以亮度會發(fā)生大幅振蕩而著稱。這種振蕩其實是源于其表面的黑暗星斑。隨著恒星的自轉，這些星斑每隔24天就會出現(xiàn)在其面朝地球的一側。XX Trianguli表面的星斑巨大無比，有一些甚至要比整個太陽的表面積還大。

這些極端巨大的星斑還會導致恒星在觀測中發(fā)生奇怪的“位移”。一顆表面沒有星斑的恒星，其視覺中心和幾何中心是重疊的，而巨大的星斑會導致其視覺中心偏向與星斑方向相反的一側。

距離地球630光年的XX Trianguli，其視覺中心會因其表面存在巨大的星斑而相對于其幾何中心出現(xiàn)大約相當于恒星半徑10%的偏移。在觀測中會造成其視覺位置偏離實際位置大約24個微秒差距，相當于1000千米外一根發(fā)絲的直徑。雖然微小，但是這種差異會因為宇宙的浩瀚而被放大。

通過研究其他恒星表面的黑子，科學家不但可以了解這些星斑的行為，還能了解驅動它們的內(nèi)部機制。值得慶幸的是，我們的太陽其行為在很大程度上是可預測的，至少目前是這樣。

XX Trianguli表面星斑在16年中的99個瞬間。Strassmeier / Nature Communications

參考
Long-term Doppler imaging of the star XX Trianguli indicates chaotic non-periodic dynamo
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54329-4
Starspot activity of the red giant XX Trianguli indicate non-periodic, chaotic dynamo
https://hun-ren.hu/en/news/starspot-activity-of-the-red-giant-xx-trianguli-indicate-non-periodic-chaotic-dynamo