天文學家首次為太陽以外的恆星繪製出「蝴蝶圖」，成功追蹤另一顆恆星的磁場週期。所謂「蝴蝶圖」是用來呈現恆星表面磁場極性分布隨時間變化的圖像，因太陽黑子分布在長期觀測中形成展翅狀的圖形而得名。這項新成果來自對名為「時鐘座 ι」（Iota Horologii）的恆星長期觀測，結果顯示它的磁場行為與太陽相似，讓我們能以新的視角比較不同恆星的磁場生成與活動循環，成為研究恆星磁場循環活動的重要里程碑。
太陽的磁場約每 11 年反轉一次，形成 22 年的週期變化。磁場的變化驅動太陽表面活動，包括黑子、閃焰與日冕物質拋射等現象。當磁場結構變得複雜時，黑子數量增多、活動加劇；在磁場較穩定的時期，太陽表面則顯得平靜。這些週期性變化同時影響地球上極光的出現頻率與強度，以及地球的太空天氣。科學家將這種磁場生成與反轉的機制稱為「發電機理論」（Dynamo Theory），但理論仍有許多未知，例如磁場究竟如何及在何處產生。
為了確認太陽磁場週期變化是否與其他恆星一樣普遍性的存在，研究團隊選擇觀測與太陽性質相近的恆星。時鐘座ι距地約 56 光年，年齡約 6 億年，質量、大小與表面溫度皆與太陽相似。先前研究推測它的活動週期僅約 1.6 年，週期短而明顯，因此成為理想觀測對象，可在數年內驗證磁場變化。
自 2015 年起，天文學家利用設置於智利的歐洲南天天文臺（ESO）3.6 公尺望遠鏡上的高精度徑向速度行星搜尋儀，以偏振光光譜方式長期觀測這顆恆星。光譜資料揭示其磁場強度與方向。經重建整體磁場結構後，結果顯示，時鐘座ι的完整磁場週期約為 2.1 年，磁場極性會隨時間變化，形成可視化的「蝴蝶圖」。
▲ 時鐘座ι（Iota Horologii）的「蝴蝶圖」（左）顯示該恆星全球磁場隨時間的變化。上、中央兩圖分別為徑向與方位向的大尺度磁場，顏色代表磁場沿視線方向的強度（單位為高斯），藍色表示南向磁場、紅色表示北向磁場。沿時間軸由左至右可見磁場極性周期性翻轉，形成約 2.1 年的磁場週期。下方曲線為該恆星的表面活動指數變化，用以追蹤活動強度。右側為太陽的對照圖，呈現太陽磁場在多個週期中類似的南北極性反轉與活動分布。
這張首度繪製的「太陽系外蝴蝶圖」證實該恆星的磁場週期與活動週期密切相關，呈現出與太陽相似的規律。此成果不僅是觀測技術的突破，也為研究恆星磁場的生成與演化提供了新的比較基準。接下來，研究團隊將擴展觀測範圍，建立更多類太陽恆星的磁場資料，以進一步驗證發電機理論在恆星演化過程中的普遍性。
科技新報粉絲團
加入好友
訂閱免費電子報
