一片暗斑从星盘边缘转进来
暗斑转到星盘中央时,看起来占的面积大,扣掉的光也多。转到边缘,同一片区域在视线方向上变窄;恒星边缘本来又比中央暗。等暗斑绕到背面,我们看不见它,总亮度便恢复了。
远方的恒星常常只留下一个光点。望远镜拍不到暗斑,仍能记录它反复遮去一部分光的节奏。Lab把可见星面各处的光加起来,再按保存的时刻曝光。你看到的暗斑和下方的光变有同一个来由。
先选“持久的时钟”。这颗合成恒星的赤道十天转一圈,给定的单个暗斑也呈现十天的图案周期。再过十天,又出现一次相似的暗下去。测量噪声让观测点有些参差,星面本身仍按原来的节奏转。
一颗恒星可以带着几只时钟
太阳不同纬度转得并不一样快。用一条简单的类太阳规律,让赤道转得快些,高纬转得慢些:假如在两条纬线上各画一个记号,转过几圈,它们就错开了。
把赤道周期设成十天,暗斑放在六十度纬度,差分自转强度取五分之一,示例规律给出的局部周期约为11.8天。这是暗斑回来的时间。光变告诉我们暗斑回来的节奏;再独立知道纬度和差分自转规律,才可以把局部周期换算成赤道周期。
另一个容易遇到的情况是,两片相似暗斑隔着半圈。无论哪一片转到正面,恒星都会暗一次。星转一圈花十天,明暗图案却可能五天就重复。Lab保留单图案与双图案两种解释。给两者相同先验权重,是明确写出的模型选择;这两种周期解释,都容得下眼前重复的亮度。
0恒星还在转,明暗节奏却丢了
暗斑如果没转完一圈就消散,光变记录到的可能只是活动变强又变弱。周期搜索总能找出几个峰。在另一次短寿命合成测试里,十天自转的恒星冒出了约二十七天的峰。剩下的大幅残差表明,用稳定重复的图案解释这些点并不合适。
正对自转轴看,还有一种失灵方式。固定暗斑绕轴转动,与视线的夹角几乎不变。在这里采用的轴对称亮度模型中,星盘总光量保持恒定。搜索得到的最高峰来自噪声,星面没有提供变化的信号。与恒定亮度模型比较后,程序会暂不给出年龄。
一个最高峰还不够。观测需要看到真正变化的亮度,跟踪足够多圈,稳定周期模型也要能在给定误差范围内解释保存的观测点。
0年龄标尺来自一群恒星
带磁场的恒星风会带走角动量,许多冷主序星随年龄增长而转慢。星团提供了比较机会:成员大致同时形成,可以先找温度相近的恒星,再比较不同年龄星团中的自转。
这把尺走得快慢,会随温度和年龄改变。固定样本里,十亿年左右的NGC6811有不少冷星,转速仍接近较年轻的蜂巢星团。自转时钟有时会停滞一阵。硬套一条普遍的平方根减速规律,这批较老的冷星就显得太年轻。
年龄面板同时使用温度相关的经验序列和全部有支持的周期。结果是一条条件分布:三个星团的固定年龄、采用的温度尺度与年龄先验都已给定。分布宽,或者分成几团,说明这些光和这把尺仍容得下几个年龄。接下来先看怎样从观测提取周期,再看恒星风怎样让自转减慢。
对应阅读:Curtis et al. (2019), A Temporary Epoch of Stalled Spin-Down for Low-Mass Stars: Insights from NGC6811 with Gaia and Kepler arXiv1905.06869v3 · Curtis et al. (2020), When Do Stalled Stars Resume Spinning Down? Advancing Gyrochronology with Ruprecht147, arXiv2010.02272v1 · Bouma, Palumbo & Hillenbrand (2023), The Empirical Limits of Gyrochronology, arXiv2303.08830v1