三维 MHD 日冕模型中的恒星 X 射线与磁活动

观测表明，X 射线中的日冕发射 $L_{\rm{X}}$ 与恒星表面总（无符号）磁通量 $\Phi$ 之间存在幂律关系。该关系的物理基础尚不清楚。我们使用活动区（即强磁场集中区域）上方日冕的三维（3D）磁流体力学（MHD）数值模型来研究 $L_{\rm{X}}$ 与 $\Phi$ 的关系，并基于简单且公认的标度关系用一个解析模型说明该关系。在 3D MHD 模型中，表面附近的水平（对流）运动在日冕磁场中感应出电流，电流耗散并加热等离子体。这自洽地产生温度约为 1 MK 的日冕。我们运行了一系列模型，在保持所有其他参数固定的情况下，通过改变（峰值）磁场强度来改变表面的（无符号）磁通量。在 3D MHD 模型中，我们发现输入日冕的能量（以坡印廷通量或总体积加热表征）大致随无符号表面磁通量 $\Phi$ 二次方标度。这由磁力线编织加热所预期。我们的核心结果是 X 射线发射的非线性标度 $L_{\rm{X}}\propto \Phi^{3.44}$。该标度比近期观测给出的幂律指数仅达 2 或 3 略陡。假设在真实恒星上，不仅活动区的峰值磁场强度变化，而且其数量（或表面填充因子）也变化，我们的结果与观测一致。我们的模型为从太阳型活动到快速自转活动星的 X 射线光度四个数量级的急剧增加提供了成因指示。