巨大的黑影在恒星表面爬行，天文学家：它们的行为不可预测

红巨星XX Trianguli表面巨大星斑的可视化呈现。Viktor Varga / Ádám Radványi

太阳表面有时候会出现暗黑的区域，也就是所谓的太阳黑子（Sunspots）。它们是太阳磁场活动的结果，而太阳磁场的产生与太阳内部物质的运动有关。简而言之，太阳黑子间接反映了太阳内部的活动情况。

追踪太阳黑子的行为相当重要，因为太阳黑子的活跃度，与太阳产生的带电粒子辐射强度有关，而这能够对人类社会造成显著影响。太阳黑子的活动是有规律的，其活跃度会以大致11年为周期发生波动。

但黑子并不是太阳独有的。天文学家已经在与我们相邻的不少恒星表面观测到了相似现象。恒星表面的黑子又被称为星斑（Starspots），其出现通常能持续几天至几个月，它们还会在恒星表面四处游走。

红巨星XX Trianguli表面巨大星斑的可视化呈现。左上角的圆是太阳的大小。HUN-REN RCAES / Zs. Kovári / Á. Radványi / K. Strassmeier

星斑理论上同样也能反映它们所在恒星的内部情况，但近日一些匈牙利科学家在追踪监测了一颗位于三角座的红巨星（XXTrianguli）之后发现，其表面星斑的行为模式却相当难以预测。这可能表明其内部的活动相当混乱。

参与研究的科学家来自波茨坦莱布尼茨天体物理学研究所和HUN-REN天文学地球科学研究中心。研究人员对特内里费岛STELLA自动望远镜在16年内收集的2000多份高分辨率光谱数据进行了分析。在这些宝贵的数据基础上，研究人员重建了99张时间序列图像，展现了这颗红巨星表面星斑在2006至2022年间的演化。

研究的一个核心发现是，这颗红巨星表面的星斑变化并不遵循与太阳黑子相似的磁周期。研究人员称这可能与这颗恒星的磁场产生机制，即恒星内部导电物质的运动本质上具有非周期性有关。也就是说，XX Trianguli这颗恒星内部的磁场产生机制可能是混乱的。

XX Trianguli以亮度会发生大幅振荡而著称。这种振荡其实是源于其表面的黑暗星斑。随着恒星的自转，这些星斑每隔24天就会出现在其面朝地球的一侧。XX Trianguli表面的星斑巨大无比，有一些甚至要比整个太阳的表面积还大。

这些极端巨大的星斑还会导致恒星在观测中发生奇怪的“位移”。一颗表面没有星斑的恒星，其视觉中心和几何中心是重叠的，而巨大的星斑会导致其视觉中心偏向与星斑方向相反的一侧。

距离地球630光年的XX Trianguli，其视觉中心会因其表面存在巨大的星斑而相对于其几何中心出现大约相当于恒星半径10%的偏移。在观测中会造成其视觉位置偏离实际位置大约24个微秒差距，相当于1000千米外一根发丝的直径。虽然微小，但是这种差异会因为宇宙的浩瀚而被放大。

通过研究其他恒星表面的黑子，科学家不但可以了解这些星斑的行为，还能了解驱动它们的内部机制。值得庆幸的是，我们的太阳其行为在很大程度上是可预测的，至少目前是这样。

XX Trianguli表面星斑在16年中的99个瞬间。Strassmeier / Nature Communications

参考
Long-term Doppler imaging of the star XX Trianguli indicates chaotic non-periodic dynamo
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54329-4
Starspot activity of the red giant XX Trianguli indicate non-periodic, chaotic dynamo
https://hun-ren.hu/en/news/starspot-activity-of-the-red-giant-xx-trianguli-indicate-non-periodic-chaotic-dynamo