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恒星耀发中的自组织临界性

太阳与恒星天体物理 2022-01-19 v1

摘要

幂律尺度分布是由自组织临界性支配的非线性能量耗散过程的特征标志。本文分析了75组恒星耀发尺度分布数据集,主要来自《极紫外探测器(EUVE)》和《开普勒(Kepler)》任务。我们旨在回答恒星耀发尺度分布的以下问题:(i) 幂律斜率的值和不确定性为何?(ii) 幂律斜率是否随时间变化?(iii) 幂律斜率是否依赖于恒星光谱型?(iv) 它们是否与太阳耀发相容?(v) 它们是否与自组织临界性(SOC)模型一致?我们发现,由Kepler观测的光学数据集所给出的恒星耀发总辐射量(或能量)的观测尺度分布呈现幂律斜率 αE=2.09±0.24\alpha_E=2.09\pm0.24。观测到的幂律斜率未显示出明显的时间变异性,也不依赖于恒星光谱型(M、K、G、F、A、巨星)。在太阳耀发中,我们发现背景扣除将未校正的值 αE=2.20±0.22\alpha_E=2.20\pm0.22 降低至 αE=1.57±0.19\alpha_E=1.57\pm0.19。此外,大多数恒星耀发在低采样率(30分钟)的Kepler数据中时间上未被分辨,这造成了额外的偏差。考虑到这两种偏差,恒星耀发数据集与自组织临界性模型的预言 N(x)xαxN(x) \propto x^{-\alpha_x}αE=1.5\alpha_E=1.5 一致。因此,精确的幂律拟合需要自动探测惯性区间和背景扣除,这可以用广义帕累托分布、有限系统尺寸效应和极端事件离群值来建模。

关键词

引用

@article{arxiv.2106.06490,
  title  = {Self-Organized Criticality in Stellar Flares},
  author = {Markus J. Aschwanden and Manuel Guedel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2106.06490},
  year   = {2022}
}

备注

16 pages, 7 Figures, 3 Tables