天文学家探测到一颗年轻太阳的“磁性心跳”，它的跳动速度比我们的快10倍 _太阳

天文学家探测到一颗年轻太阳的“磁性心跳”，它的跳动速度比我们的快10倍。图片来源：AIP/J. Alvarado-Gómez - STScI/NASA
据今日科学新闻：在距离地球56光年的南天钟星座中，跳动着一颗名为 Iota Horologii 或 ι Hor 的恒星的磁性心脏。虽然肉眼看不见，但这颗年轻的恒星已经成为了解像我们这样的太阳早年生活的窗口。对于波茨坦莱布尼茨天体物理研究所（AIP）的科学家来说，ι Hor 不仅仅是另一个光点。它是一台时光机，向我们展示了我们的太阳年轻、不安、充满活力时的样子。
在大约 6 亿年的历史中，ι Hor 仍处于辉煌的青春期。与我们 46 亿年前的太阳相比，它旋转得更快，耀斑更亮，磁场以非凡的活力跳动。近三年来，AIP 的天文学家跟踪了这颗恒星的每一个动作、每一个磁脉冲以及磁场的每一个扭曲，揭示了太阳系以外从未见过的模式。
他们的发现是“遥远的太阳”研究活动的一部分，表明 ι Hor 拥有动态磁循环——一种宇宙心跳——每两年翻转一次磁极。这一发现发表在 arXiv 预印本服务器上的“遥远的太阳 III：ι Horologii 的磁循环”中，为天体物理学最深刻的奥秘之一提供了新的见解：恒星如何产生和演化磁场。
明星的磁性灵魂
磁场是驱动恒星行为的无形引擎。它们塑造了一切，从污点恒星表面的黑暗太阳黑子到将粒子抛向太空的炽热耀斑。在地球上，太阳的磁性情绪决定了太空天气——带电粒子风暴，可能会破坏卫星、电网，甚至地球的大气层。
太阳的磁周期持续约 22 年，是这一活动背后的节奏。每隔11年，太阳的南北磁极翻转，周期又开始了。但对于 ι Hor 来说，这种宇宙之舞发生得更快。它的完整磁循环仅持续两年多一点——准确地说是 773 天——使其成为有史以来观测到的最快的恒星发电机之一。
这一发现意味着像 ι Hor 这样的年轻明星不仅旋转得更快，而且旋转得更快。他们生活在快进中，经历着以惊人的速度来来去去的磁性季节。它们内部的磁引擎的搅动强度远远高于太阳的磁力，让我们得以一睹磁场如何随着恒星老化和减速而演变。
看不见的艺术
为了揭示 ι Hor 隐藏的磁性结构，AIP 科学家使用了一种名为 HARPS-Pol 的强大仪器，这是一种连接到智利欧洲南方天文台拉新罗天文台 3.6 米望远镜上的高精度偏振仪。在分布在六个观测季节的 199 个夜晚中，他们收集了光谱偏振数据——对光的测量揭示了恒星表面磁场的微妙指纹。
但收集光线只是第一步。将其转换为地图需要一种称为塞曼多普勒成像（ZDI）的技术。这种方法使科学家能够通过分析恒星的光在旋转时如何变化来重建恒星的磁场。就像医生对人体进行核磁共振扫描一样，天文学家使用 ZDI 生成了 18 张不同的 ι 霍尔“磁图”，每张都捕捉到了其磁演化的不同阶段。
这些地图的含义令人叹为观止。它们显示磁区域出现、消退，甚至翻转极性，就像能量波在恒星表面滚动一样。在大约 140 圈的 ι 霍尔旋转中，研究人员观察到这颗恒星的磁性北极和南极交换位置——一种比驱动我们太阳的心跳快得多的天体心跳。
第一只超越太阳的磁性蝴蝶
这项研究最非凡的成就之一是为太阳以外的恒星创建了第一张磁蝴蝶图。在地球上，太阳物理学家使用这些图表来跟踪太阳黑子和磁性特征在太阳表面的运动。在其磁循环过程中，太阳黑子往往会在中纬度地区出现，并逐渐向赤道迁移，形成类似于蝴蝶翅膀的图案。
现在，天文学家第一次为另一颗恒星绘制了这样的图表。通过对每个观测周期不同纬度的 ι Hor 磁场强度进行平均，AIP 科学家创建了其磁活动的延时摄影。结果是一幅年轻的、类似太阳的恒星在运动的活生生的肖像——它的磁区以一种有节奏的模式向两极和赤道漂移，反映了太阳的行为，但速度超过了太阳的行为。
ί霍尔的蝴蝶翅膀的展开和收缩速度比太阳的蝴蝶翅膀快得多。在两年的周期中，这颗恒星的磁性特征以惊人的速度穿过其表面——每秒 15 至 78 米向两极迁移，以每秒 9 至 19 米的速度向赤道迁移。从这个角度来看，这些磁流的移动速度与飞驰的火车或城市汽车一样快，而太阳上的相应磁流则明显慢。
这标志着第一次在我们自己的恒星以外的恒星上测量到这种经向和赤道流。对于天体物理学家来说，这是一个启示：这些流动是为恒星活动提供动力的磁发电机的关键成分。
了解恒星发电机的窗口
是什么驱动了这些磁节律？在恒星内部深处，巨大的等离子体电流旋转和扭曲，通过称为恒星发电机的过程产生磁场。它是一个自我维持的引擎：旋转的等离子体产生磁?。跋斓壤胱犹宓脑硕? ，产生难以想象的复杂性的反馈回路。
在阳光下，这个过程缓慢而稳定地进行。但在 ι Hor 中，一切都超速运转。这颗恒星的快速自转——比太阳 27 天自转快得多——增强了它的发电机，放大了磁场并缩短了它们的周期。结果是一颗表面充满能量的恒星，它的磁极每隔几年就会翻转一次，它的风暴可以使太阳上看到的任何东西相形见绌。
该研究的首席研究员朱利安·阿尔瓦拉多·戈麦斯博士解释说：“通过将 ι 霍尔的快速磁循环和强烈活动与太阳更悠闲的 22 年节律进行比较，我们可以更深入地了解自转速率和年龄等因素如何影响磁演化。
这种比较不仅仅是学术上的。它弥合了年轻、炽热的恒星和太阳等中年稳定恒星之间的差距，揭示了恒星磁力如何在数十亿年中演变。
磁场和行星生命
磁活动不仅仅是一种恒星的好奇心，它还对行星和潜在生命具有深远的影响。恒星的磁场控制着它的风、耀斑和高能辐射。对于在这样一颗活跃恒星附近运行的行星来说，这些力可以塑造它们的大气层，侵蚀它们的表面，甚至对它们进行消毒。
众所周知，Iota Horologii 至少拥有一颗系外行星，其轨道所在的区域可能会受到其主恒星磁暴的辐射爆发轰炸。通过研究 ι 霍尔磁场的行为方式，科学家可以更好地了解年轻恒星如何影响其行星系统的宜居性。
我们自己的地球，在磁场的保护下，经历了数十亿年的太阳活动。但在年轻时，太阳的暴风雨要大得多——喷出的耀斑和辐射可能会重塑我们星球的大气层。通过今天观察 ι Hor，我们瞥见了地球早期的环境可能是什么样的，以及磁活动如何影响宇宙其他地方生命的出现。
磁运动交响曲
ι Hor 的故事不仅仅是一个数据和测量的故事;这是一个关于节奏和变化的故事。它快速的心跳提醒我们，恒星不是静态的火球，而是不断运动的生命系统——呼吸、脉动，并通过磁的诞生和衰变循环而进化。
ι 霍尔磁场的每一个脉冲都是数十亿年前开始的宇宙交响曲中的一个音符。正如我们心脏的跳动反映了我们内心的生命一样，恒星的磁脉冲也揭示了它的活力——驱动宇宙本身的不安能量。
一瞥太阳的过去和未来
通过 ι Horologii 的镜头，科学家们不仅在研究另一颗恒星，而且还在窥视我们自己的历史。太阳也曾经旋转得更快，燃烧得更亮。它也曾经因塑造早期太阳系的磁暴而咆哮。AIP 研究的数据提供了一面穿越时间的镜子，显示了地球上生命刚刚开始时我们的太阳的行为。
了解这些恒星节奏也有助于我们预测未来。随着太阳的持续老化，它的自转速度会减慢，磁活动也会减弱。通过将其与 ι Hor 等恒星进行比较，天文学家可以追溯磁场从诞生到成熟再到衰落的生命周期——这个故事连接了银河系中的每一颗恒星。
对理解的无尽追求
科学的进步往往不是通过询问我们所知道的，而是通过敢于询问如何以及为什么。对 ι Hor 磁循环的研究就是这样一个问题，变成了发现。它告诉我们，即使是遥远的恒星，虽然相隔光年，但与我们的太阳共享着一种普遍的磁性生命节奏。
“遥远超越太阳”运动还远未结束。每一次新的观测，每一张新的磁运动图，都让我们更接近于了解恒星如何呼吸、衰老和塑造周围的世界。通过这样做，它加深了我们对在我们熟悉的星星下维持生命的微妙平衡的欣赏。
在宇宙宏伟的发条中， Iota Horologii 是一个快速摆动的钟摆——提醒我们，即使在浩瀚的太空中，恒星的心跳也能与我们自己的心跳相呼应。
更多信息：Julián D. Alvarado-Gómez 等人，《遥远超越太阳：III.ι Horologii 的磁循环，arXiv （2025）。DOI：10.48550/arxiv.2510.03146