近日，中国科学院云南天文台系外行星/太阳系小行星研究团组的曹东涛青年副研究员和顾盛宏研究员，利用德国-西班牙CARMENES巡天项目公开的高分辨率光谱数据库，在M型矮星的恒星星冕物质抛射（恒星CME）研究方面取得新进展。相关成果已经在国际天文学主流期刊《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上发表。

作为银河系中数量最多的恒星类型（约占总数的75%），M型矮星因质量小、表面温度低等特征，成为当前搜寻宜居带行星的首选目标。这类恒星光度较低，其宜居带——可能存在液态水的轨道区域——非常靠近宿主恒星，导致宜居带行星的公转轨道周期较短。这一特性非常有利于用凌星法和视向速度法探测宜居行星系统，但也意味着这些行星将面临剧烈的空间天气环境，而恒星CME正是其中的核心驱动因素。这种由恒星磁能突然释放引发的大尺度爆发，会向行星际空间抛射大量磁化等离子体和高能粒子，通过侵蚀大气、引发化学变化等方式深刻影响行星的宜居性。此外，频繁的CME事件也会造成恒星质量与角动量的持续损失，进而影响恒星自身的长期演化。

CARMENES是一台安装在西班牙Calar Alto天文台3.5米望远镜上的高分辨率光谱仪，主要用于借助视向速度法搜寻M型矮星周围的低质量行星。利用该设备于2016年启动的为期五年多的巡天项目，系统地观测了约360颗恒星，其高精度光谱数据推动了系外行星的发现与刻画研究。

在本项工作中，研究人员基于CARMENES DR1光谱库，对M型矮星的恒星CME候选体进行了系统的搜寻。从近20000条光谱中，他们筛选出在H_α谱线轮廓上呈现显著蓝移或红移不对称特征的耀斑事件——这种不对称性通常被认为是等离子体沿视线方向高速运动的观测印记，也是探测恒星CME事件的重要线索。最终，在33颗M矮星的高分辨率光谱数据中，共识别出61例可靠的H_α谱线非对称事件（如图1所示）。对这些疑似恒星CME事件的进一步定量分析表明，它们对应的抛射等离子体质量分布在10^¹⁵至10^¹⁹克之间，显著高于典型太阳CME的平均质量（约10^¹⁴克）；其动能估算值则处于10^²⁹至10^³²尔格之间，与太阳CME的动能水平基本相当。此外，研究还发现，出现H_α谱线非对称特征的恒星普遍具有更强的表面平均磁场和更高的X射线辐射水平，表明这些恒星整体上拥有更高的磁活动水平（如图2所示）。

本项工作得到了国家自然科学基金委员会基础科学中心、云南省“兴滇英才支持计划”创新团队、中国载人航天工程巡天空间望远镜专项、国家自然科学基金、云南省基础研究计划等项目的资助。

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图1. 非对称谱线轮廓示例。左图：恒星的H_α谱线呈现非对称特征时的轮廓（红线）与处于宁静状态时的轮廓（蓝线）的对比。右图：残差轮廓（灰线）及拟合结果。

图2. 恒星表面平均磁场<B>（左图）及归一化X射线光度log(L_x/L_bol)（右图）随自转周期的分布。灰色三角形表示CARMENES光谱数据库中处于非活跃状态或活动水平较低的恒星。天蓝色圆点表示本工作中涉及的活动水平较高但H_α谱线不具有非对称特征的恒星，紫色圆点则表示其中H_α谱线呈现非对称特征的恒星。