磁场“爆料”：恒星也有“中年危机”

当地时间7月28日，由《皇家天文学会月刊：快报》刊发的一篇最新论文称，恒星也会经历“中年危机”——在与太阳相仿的年龄，它们的活跃程度和旋转运动会发生戏剧性的中断。

在这幅艺术画中，恒星旋转的内部结构正在产生磁场。

天文学家们早就知道，恒星会经历一个“磁制动”（magneticbraking）过程：一股稳定的带电粒子流（即太阳风）随着时间推移从恒星中逃逸，并带走恒星少量的角动量。这种缓慢的流失现象导致诸如太阳的恒星在数十亿年的时间里逐渐放慢自转速度，进一步导致磁场的变化和恒星活动的减弱——这种活动关乎太阳黑子、耀斑等现象的数量。在本质上，该数量又与它们的磁场强度有关。科学家原本预测，随着时间的推移，在角动量逐渐丧失后，恒星活跃程度和旋转速率的下降是平稳而可预测的，这个想法也催生了一种被称为“回转年代学”（stellargyrochronology）的理论工具，它在过去20年被广泛应用于估算恒星年龄。

然而，最近的观察结果表明，两者间紧密的关联性会在恒星中年前后失灵。印度科学教育和研究所（IISER）的Bindesh Tripathi、Dibyendu Nandy和Soumitro Banerjee完成的这项研究为神秘的恒星“中年危机”提供一种新颖的解释。该研究小组利用恒星磁场产生的“发电机”模型证明，大约在与太阳相仿的年龄，恒星磁场的生成机制会突然进入亚临界状态或变得低效。这就使得恒星同时以两种不同的活动状态存在——低活跃模式和活跃模式。诸如太阳这样的中年恒星经常会切换到低活跃模式，从而导致磁化恒星风造成的角动量损耗大幅减少。

Nandy教授评论道：“类太阳恒星的‘中年危机’假说为各式各样的现象提供了一个逻辑自洽的统一物理基础，这类现象包括为什么恒星在中年后的自转速度不如年轻时快，回转年代学中的关联性为何失灵，以及最近的发现——太阳正在过渡到一种弱磁性状态。”近期，太阳常常出现一种被称为“大极小期”（grandminima）的低活跃期，在此时期内，我们几乎观测不到任何太阳黑子。研究小组认为，最新发现可以阐明该现象背后的原因，而这对于推测太阳未来的长期状态至关重要。

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编译：朱明逸 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源： 《皇家天文学会月刊：快报》

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https://phys.org/news/2021-07-magnetic-fields-implicated-mysterious-midlife.html