FAST射电探测超冷矮星和系外行星

Prevailing dynamo models for dwarfs stars with an inner radiative core and an outer convective envelope, like the sun, are thought to rely on the shearing at the interface between these two layers, where differential rotation is strongest. However, ultracool dwarfs are fully convective. How magnetic fields of these objects are generated and sustained is an important outstanding problem in dynamo theory. We will use Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) to detect the radio emission from ultracool dwarfs which is the direct tracer of magnetic activities. We aim to increase the sample of ultracool dwarfs in the radio domain to allow a more statistically understanding of the physical conditions associated with these magnetically active objects. We will also attempt to detect the radio emission from exoplanets.

天体磁场是如何产生和维持的，这是天体物理研究中的一个主要基础问题。目前主流的发电机理论能很好地解释太阳磁场活动，但在解释更冷的超冷矮星磁场时遇到了挑战。人们期待能用一个统一的发电机理论来解释这些处于完全对流状态的天体磁场问题。本项目计划利用我国自主研发的500m口径球面射电望远镜FAST，探测超冷矮星的射电辐射，建立一个从M晚型，到L型, T型, 甚至是Y型的射电源样本，研究这类天体的磁场结构和演化，并统计分析磁场活动跟天体自身物理因素的相关性，为建立统一的发电机理论做初步探索。同时我们会尝试寻找系外行星的射电辐射。

超冷矮星是全对流天体。它们的磁场是如何产生和维持的，是经典发电机理论中亟待解决的问题之一。由于这类天体的H-alpha线和X射线流量很低，射电辐射成为研究其磁场性质的最佳手段。另一方面，系外行星是否拥有磁场，是人们一直关心的问题。因为磁场能巩固大气层，阻挡高能宇宙线的侵入，是判断星球宜居的重要指标。过去VLA, ATCA和Arecibo的观测表明，部分超冷矮星拥有～kGauss的强磁场，能发出高度圆偏振（～100%）的射电辐射。这类辐射的特征跟太阳系内有磁场的行星在两极附近发出的射电辐射类似。受限于灵敏度，过去的观测主要集中在～4GHz以上。超冷矮星在～1GHz是否有射电辐射，辐射性质如何，还知之甚少。另外目前发现的有射电辐射的超冷矮星只有25颗，难以进行跟磁场相关的物理量的统计分析，扩大样本是当务之急。FAST是我国自主研发的500m口径球面射电望远镜，目前使用的19波数接收机工作频段是1.05-1.45GHz。 本项目在总结前人工作的基础上，量化估计了FAST漂移扫描巡天过程中能观测到的有射电辐射的超冷矮星数目，并通过特定超冷矮星的跟踪观测，开发数据处理软件，探索超冷矮星在~1GHz的辐射性质，也为将来寻找系外行星的射电辐射做技术积累。