恒星色球层磁场活动和冕层的星珥活动
太阳上存在着各种各样丰富多彩的活动现象，如黑子、耀斑、日珥等，这些现象都是由于太阳磁场活动造成的。在探索未知领域的道路上，人们的好奇心和求知欲总是占据着上风，因此人们不禁的要问：在其他恒星上是否也存在着和太阳类似的磁场活动现象？答案是肯定的。从上个世纪初开始人们就已经着手于探测和研究恒星的磁场活动；并且随着观测技术日新月异的发展和研究手段的日臻完善，人们发现具有对流包层的晚型恒星从射电波段到X射线的全波段、从光球经过色球到冕层的整个恒星大气层都普遍存在着和太阳类似的磁场活动现象，预示着这些晚型恒星存在与太阳类似的磁场发电机行为，而且观测研究结果还表明晚型恒星磁场活动比太阳要更加剧烈和频繁。为了完善现有发电机模型，加深恒星磁场产生与演化的认识，需要对大量不同类型恒星的磁场活动现象开展观测研究。
1. 色球层磁场活动
关于恒星色球层大气磁场活动的研究，最早可以参见Eberhard & Schwarzschild(1913)【1】 的文章，他们发现晚型恒星的Ca II H & K谱线的线心存在反转发射的特征。随后研究人员在许多晚型恒星上都证实了该发现(参见Joy & Wilson(1949)【2】和Bidelman(1954)【3】的文章)，并且开始意识到这可能是和恒星的类太阳色球层磁场活动相关的。到了20世纪60年代，Olin Wilson在美国Wilson山天文台(MWO)发起了一项HK计划，即对晚型主序恒星进行Ca II H & K波段的窄带巡天观测。通过窄带的HK滤光片监测恒星Ca II H & K波段长时间的流量变化来研究在这些恒星中是否存在和太阳类似的磁场活动周。从1966年到2003年将近40年的巡天观测结果是非常富有成效的(参见Wilson(1978)【4】、Duncan等人(1991)【5】和Baliunas等人(1998)【6】的文章)，研究结果表明很多恒星的表面存在不均匀的谱斑范围，并且它们的活动水平可能含有与太阳11年活动周相似的周期新变化，为晚型恒星色球活动的研究尤其关于磁场活动周的研究，提供了非常丰富的观测资料。目前，恒星色球层磁场活动的观测研究已经发展成多种观测手段协同研究的新的阶段。
色球层的谱斑、耀斑等发射与恒星磁场活动密切相关，研究它们可以更好地理解恒星磁场活动及其规律，并获取建立完备的恒星发电机模型所需要的重要参数。我们关于恒星色球活动的研究主要集中于以下两个方面：
（1）色球活动的高分辨率光谱观测研究
基于现代高色散分光摄谱仪较宽的光谱覆盖范围可以对色球不同层次形成的许多色球活动指标（如Ca II H&K、He I D3、Na I D1&D2、Hα和Ca II IRT等谱线）进行监测来研究晚型恒星色球层的磁场活动现象，如光学耀斑等活动事件；同时借助于模板综合光谱分析技术（如图1所示），定量分析色球活动的强度，从而研究色球活动的自转调制，磁场活动周，以及色球活动区的迁移情况。
（2）色球活动的低分辨率光谱巡天观测研究
近年来天文学研究已逐渐开始进入大数据时代，地面和空间巡天望远镜项目的发展可以助力大样本恒星磁场活动的研究，克服过去由于研究样本较少而产生的统计偏差。基于大样本的恒星目标的低分辨率光谱巡天观测，如LAMOST、CSST等，利用模板综合光谱分析技术对光谱覆盖的色球活动指标进行分析以及对色球活动的发射进行精确测量（如图2所示），统计研究恒星演化序列上年龄、质量、自转、演化阶段等物理参数与色球活动发射水平之间的关系及其规律，进而揭示磁场在恒星演化历史上的角色和重要作用。
图2.对LAMOST低分辨率光谱覆盖的色球活动指标进行综合光谱分析的例子。子图中上方黑色实线代表的是观测光谱，红色点线是用模板星构造的综合光谱，下方黑色实线是剩余光谱。
图2.对LAMOST低分辨率光谱覆盖的色球活动指标进行综合光谱分析的例子。子图中上方黑色实线代表的是观测光谱，红色点线是用模板星构造的综合光谱，下方黑色实线是剩余光谱。
2. 冕层星珥活动
基于对太阳磁场活动现象观测研究的合理推论，类太阳日珥的星珥也应该是恒星磁场活动的重要现象。但是，由于恒星距离我们十分遥远，我们不可能像研究太阳那样对其表面直接成像进行观测研究，好在现代高色散分光技术的发展为我们提供了解决问题的途径。恒星星珥是位于冕层内由于磁场作用随恒星一起共转的、温度较低的致密物质，当其通过恒星与观测者视线方向之间时可以散射色球层辐射的光子，使其偏离观测者的视线方向，因而可以在色球活动的发射谱线轮廓上产生吸收特征(参见Collier Cameron & Robinson的文章[7-8], 及图3所示恒星星珥活动示意图)。因此，通过时序的高色散分光观测，可以探测恒星星珥活动信号。对探测到的恒星星珥活动信号进行分析研究，根据其动力学特征得到星珥的高度分布情况；分析恒星星珥短时标的演化情况。星珥的观测研究有助于我们认识恒星外层大气磁场活动区结构及其演化，并且星珥物质抛射也有可能成为推测恒星角动量和物质损失的一个重要途径。
参考文献：
[1] Eberhard G., Schwarzshild K., 1913, ApJ, 38
[2] Joy A. H., Wilson R. E., 1949, ApJ, 109:231
[3] Bidelman W. P., 1954, ApJS, 1:75
[4] Wilson O. C., 1978, ApJ, 226:379
[5] Duncan D. K., Vaughan A. H., Wilson O. C., et al., 1991, ApJS, 76:383
[6] Baliunas S L, Donahue R A, Soon W, et al. Activity Cycles in Lower Main Sequence and POST Main Sequence Stars: The HK Project. Donahue R A, Bookbinder J A. Cool Stars, Stellar Systems, and the Sun. 1998, Astronomical Society of the Pacific Conference Series, vol. 154
[7] Collier Cameron A., Robinson R. D., 1989a, MNRAS, 236:57
[8] Collier Cameron A., Robinson R. D., 1989b, MNRAS, 238:657
(曹东涛)