紅巨星XX Trianguli表面巨大星斑的可視化呈現。Viktor Varga / ádám Radványi

太陽表面有時候會出現暗黑的區域，也就是所謂的太陽黑子（Sunspots）。它們是太陽磁場活動的結果，而太陽磁場的產生與太陽內部物質的運動有關。簡而言之，太陽黑子間接反映了太陽內部的活動情況。

追蹤太陽黑子的行為相當重要，因為太陽黑子的活躍度，與太陽產生的帶電粒子輻射強度有關，而這能夠對人類社會造成顯著影響。太陽黑子的活動是有規律的，其活躍度會以大致11年為周期發生波動。

但黑子并不是太陽獨有的。天文學家已經在與我們相鄰的不少恒星表面觀測到了相似現象。恒星表面的黑子又被稱為星斑（Starspots），其出現通常能持續幾天至幾個月，它們還會在恒星表面四處游走。

紅巨星XX Trianguli表面巨大星斑的可視化呈現。左上角的圓是太陽的大小。HUN-REN RCAES / Zs. Kovári / á. Radványi / K. Strassmeier

星斑理論上同樣也能反映它們所在恒星的內部情況，但近日一些匈牙利科學家在追蹤監測了一顆位于三角座的紅巨星（XXTrianguli）之后發現，其表面星斑的行為模式卻相當難以預測。這可能表明其內部的活動相當混亂。

參與研究的科學家來自波茨坦萊布尼茨天體物理學研究所和HUN-REN天文學地球科學研究中心。研究人員對特內里費島STELLA自動望遠鏡在16年內收集的2000多份高分辨率光譜數據進行了分析。在這些寶貴的數據基礎上，研究人員重建了99張時間序列圖像，展現了這顆紅巨星表面星斑在2006至2022年間的演化。

研究的一個核心發現是，這顆紅巨星表面的星斑變化并不遵循與太陽黑子相似的磁周期。研究人員稱這可能與這顆恒星的磁場產生機制，即恒星內部導電物質的運動本質上具有非周期性有關。也就是說，XX Trianguli這顆恒星內部的磁場產生機制可能是混亂的。

XX Trianguli以亮度會發生大幅振蕩而著稱。這種振蕩其實是源于其表面的黑暗星斑。隨著恒星的自轉，這些星斑每隔24天就會出現在其面朝地球的一側。XX Trianguli表面的星斑巨大無比，有一些甚至要比整個太陽的表面積還大。

這些極端巨大的星斑還會導致恒星在觀測中發生奇怪的“位移”。一顆表面沒有星斑的恒星，其視覺中心和幾何中心是重疊的，而巨大的星斑會導致其視覺中心偏向與星斑方向相反的一側。

距離地球630光年的XX Trianguli，其視覺中心會因其表面存在巨大的星斑而相對于其幾何中心出現大約相當于恒星半徑10%的偏移。在觀測中會造成其視覺位置偏離實際位置大約24個微秒差距，相當于1000千米外一根發絲的直徑。雖然微小，但是這種差異會因為宇宙的浩瀚而被放大。

通過研究其他恒星表面的黑子，科學家不但可以了解這些星斑的行為，還能了解驅動它們的內部機制。值得慶幸的是，我們的太陽其行為在很大程度上是可預測的，至少目前是這樣。

XX Trianguli表面星斑在16年中的99個瞬間。Strassmeier / Nature Communications

參考
Long-term Doppler imaging of the star XX Trianguli indicates chaotic non-periodic dynamo
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54329-4
Starspot activity of the red giant XX Trianguli indicate non-periodic, chaotic dynamo
https://hun-ren.hu/en/news/starspot-activity-of-the-red-giant-xx-trianguli-indicate-non-periodic-chaotic-dynamo