中国天眼FAST立功 首次直击恒星黑子小尺度磁场奥秘

据《科技日报》报导，寻找太阳系外类似地球的宜居行星一直是人类的梦想，行星宿主恒星的磁活动对行星是否宜居有重要影响。近日，以北京大学地球与空间科学学院田晖教授和博士生张佳乐为主的研究团队利用「中国天眼」FAST（500米口径球面射电望远镜），首次探测到来自恒星黑子区域的毫秒级射电暴信号，为直接探测恒星小尺度磁场、揭示恒星磁活动的起源提供了全新的观测手段。相关论文于北京时间10月18日发表于国际学术期刊《科学进展》。

太阳黑子是太阳表面局地的强磁场区域，其磁场结构的爆发会扰动地球周围的空间环境，影响卫星运行和通信、导航、电力等系统的正常工作。其实，其他恒星也存在类似的黑子结构，一些活跃红矮星上的磁活动还会更加频繁剧烈。

本次观测结果示意图，右上方为观测到的射电频谱。（科技日报）

长期以来，直接测量恒星黑子区磁场是困扰学术界的难题。主流恒星磁场测量方法通常只能获取恒星整体的大尺度磁场信息，难以分辨局地的小尺度结构；传统的光学观测虽然能够揭示黑子的存在及其基本性质，但无法直接获得黑子区局部磁场强度与分布数据。

此次，在一颗名为AD Leo的活跃红矮星上，团队用FAST探测到一种极为特殊的射电暴，其信号频率变化速度高达每秒约8GHz，远超以往在类似恒星上观测到的任何射电暴频率漂移速率。研究团队认为，要产生如此快速的频率漂移，辐射源必须来自一个磁场强度高且位置非常接近恒星表面的区域。结合对恒星磁场模型的分析，他们排除了大尺度磁场的可能性，确定信号来自黑子上方的小尺度磁场结构。

该发现说明恒星黑子区域的磁活动能将电子加速到极高能量，这些电子在磁场中做回旋运动，产生独特的射电辐射。捕捉这些射电信号，就可以直接分析恒星表面小尺度的磁场结构。它为研究恒星磁活动的起源、理解恒星复杂的磁场结构提供了全新方法。

田晖告诉《科技日报》记者，该研究取得成功的关键在于FAST的高灵敏度和高分辨率。过去恒星射电观测时间分辨率大多只有小时或分钟量级，而FAST把观测时间分辨率提升到了「亚毫秒」级，能捕捉恒星射电辐射的细微瞬变，目前世界上几乎没有其他设备能与之媲美。

依托这一能力，田晖等人开辟了用FAST研究晚型恒星磁活动的新方向。同时，他们也在探索年轻类日恒星、褐矮星以及恒星与行星之间的磁相互作用现象。「这些研究可以帮助我们更深入地理解恒星磁活动对周围空间环境的影响，为人类寻找宜居系外行星提供更多线索。」张佳乐说。