密近双星黑子活动的多普勒成像研究

Due to the tidal interaction, close binaries often show stronger magnetic activities and more complicated starspot structure. The Doppler imaging technique can provide highly precise stellar surface image and thus can reveal details of starspot activities. However, the close binaries which have been imaged are too few, and systematic studies are insufficient so far, there are many arguments on how the tidal force affects spot distribution and active longitude migration. Based on our previous study on close binaries, we plan to carry out observations on a group of close binaries with similar component masses, to extend our samples for a systematic study. We aim to reveal how the tidal interaction affects starspot activities on two comparable components of these close binary systems. We will image two components of each close binary using the Doppler imaging technique and then analyse the starspot distribution, evolution, migration, and activity cycle, and measure differential rotation, so as to preliminarily reveal how starspot activity is related to the important parameters that dominate the tidal interaction (e.g. orbital semi-major axis, stellar radius) and to the parameters that dominate magnetic activity (e.g. spectral type, Rossby number), and confirm and constrain current dynamo models for close binaries.

密近双星在潮汐作用下常常表现出更强烈的磁场活动、更复杂的黑子结构。多普勒成像技术可以提供高精度的恒星黑子图像，可以用来揭示黑子活动的细节。但现有的密近双星成像结果较少，缺少系统的研究，潮汐作用如何影响密近双星黑子分布、活动经度带迁移等一直存在争议。在已有的密近双星黑子活动的研究基础上，我们计划扩展样本，观测一批子星质量相近的密近双星系统，进行系统的研究。本项目旨在揭示潮汐作用如何影响这些系统中两颗相近的子星表面黑子活动。我们将使用多普勒成像技术，获取两颗子星的黑子图像，对比分析两颗子星黑子分布、演化、迁移以及活动周期，测量较差自转，从而初步揭示双星黑子活动与决定潮汐作用大小的重要参数（如轨道半长轴、恒星半径等）以及决定磁场活动的重要参数（如光谱型、罗斯贝数等）之间的关联，验证和限制现有的密近双星发电机模型。

恒星黑子是恒星磁场活动的示踪物，黑子的分布和演化都与恒星的内部磁场密切相关，同时黑子还是恒星表面的示踪物，可以用于测量恒星自转和较差自转，这些都是恒星发电机模型的关键参数。多普勒成像技术可以利用时序高分辨率光谱反演精确的恒星表面黑子图像，可以帮助我们细致地研究黑子活动。密近双星由于受潮汐和磁场相互作用，常常表现出比单星更复杂的黑子活动，但目前对密近双星的多普勒成像研究仍然较少。本项目中，我们利用国内外多台望远镜对一批不同自转周期的密近双星系统开展了高色散分光观测，并利用多普勒成像技术对这些密近双星的黑子分布、演化进行研究，同时利用多普勒成像结果，测量密近双星的较差自转。比较重要的结果有：我们首次获得了RS CVn型变星的原型星RS CVn的多普勒图像，发现其黑子分布与其他RS CVn型密近双星非常不同，同时我们发现RS CVn的K型子星可能具有反太阳的较差自转；我们获取了密近双星σ2 CrB两颗子星的黑子图像，并首次测量了它们的较差自转，其中G0子星具有明显的类太阳较差自转。通过项目的执行，我们积累了大量的密近双星的高分辨率光谱数据，完善了我们的多普勒成像程序，验证了密近双星较差自转的测量方法，并尝试了使用不同台址不同望远镜数据的协同成像，为未来进一步的研究打下了基础。