"Прохолодні" зорі можуть бути не такими унікальними

Зорі, розкидані по космосу, виглядають по-різному, але вони можуть бути більш схожими, ніж вважалося раніше.

Про це йдеться у пресрелізі Університету Райса, США.

Проведена вченими зі вказаного вишу нова робота з моделювання показує, що "прохолодні" зорі, такі як Сонце, мають спільні динамічні характеристики поверхні, які впливають на їх енергетичне та магнітне середовище. Ця зоряна магнітна активність є ключовим фактором, що визначає, чи має зоря планети, які можуть підтримувати життя.

Робота посдокторанта Університету Райса Елісон Фарріш та астрофізиків Девіда Александера та Крістофера Джонс-Крулла представлена у дослідженні, опублікованому в “The Astrophysical Journal”. Дослідження пов′язує обертання прохолодних зірок з поведінкою їх поверхневого магнітного потоку, який, своєю чергою, керує корональною рентгенівською світністю зорі, що може допомогти передбачити, як магнітна активність впливає на будь-які екзопланети в їх системах.

Це дослідження слідує за іншим, проведеним під керівництвом Фарріш та Алекандером, яке показало, що космічна "погода" зорі може зробити планети у їхній "зоні Золотоволоски" непридатними для життя.

"Усі зорі уповільнюють обертання протягом свого життя, втрачаючи кутовий момент, і в результаті стають менш активними", - каже Фарріш. "Ми вважаємо, що Сонце в минулому було більш активним, і це могло вплинути на ранній хімічний склад атмосфери Землі. Тож роздуми про те, як високоенергетичні викиди зірок змінюються протягом тривалих часових шкал, є досить важливими для досліджень екзопланет".

"У більш широкому сенсі ми беремо моделі, розроблені для Сонця, і бачимо, наскільки добре вони адаптуються до зірок", - сказав Джон-Крулл.

Дослідники вирішили змоделювати, що являють собою далекі зорі, ґрунтуючись на обмежених наявних даних. Були визначені спін і потік деяких зірок, а також їх класифікація — типи F, G, K та M — що дало інформацію про їх розміри та температуру.

Вони порівняли властивості Сонця, зорі типу G, через його число Россбі — міру зоряної активності, яка поєднує швидкість обертання з підповерхневими потоками рідини, що впливають на розподіл магнітного потоку на поверхні зорі, – з тим, що вони знали про інші прохолодні зорі. Їхні моделі припускають, що «космічна погода» кожної зорі працює приблизно однаково, впливаючи на умови на відповідних планетах.

"Дослідження показує, що зорі — принаймні прохолодні зорі — не дуже відрізняються одна від одної", - сказав Александер. "З нашої точки зору, модель Елісон можна застосовувати без страху і оглядки, коли ми розглядаємо екзопланети навколо зірок типів M, F, K, а також, звісно, інших G-зірок."

"Це також передбачає щось набагато цікавіше для усталеної зоряної фізики, що процес генерування магнітного поля може бути досить подібним у всіх прохолодних зорях. Це трохи несподівано", - сказав він. Сюди можуть бути включені зорі, які, на відміну від Сонця, конвективні аж до своїх ядер.

"Усі зорі, як Сонце, плавлять у своїх ядрах водень і гелій, і ця енергія спочатку передається у випромінюванні фотонів у напрямку до поверхні", - сказав Джонс-Крулл. "Але приблизно на 60-70 % шляху вона потрапляє в зону, яка є занадто непрохідною, тому починає відбуватися конвекція. Гаряча речовина рухається знизу, енергія випромінюється, а більш холодна речовина падає назад униз."

Новини за подібною темою:

		Радіосигнал від зірки за 12 світлових років від нас може виникати завдяки магнітному полю її планети
		Сплеск сяйва в далекій галактиці може змінити наш погляд на чорні діри
		Досліджено магнітне поле в одній із філаментарних кісток Чумацького Шляху

"Але зорі з менш ніж третиною маси Сонця не мають випромінювальної зони; вони скрізь конвективні", - сказав він. "Багато уявлень про те, як зорі генерують магнітне поле, спираються на те, що існує межа між випромінювальною та конвекційною зонами, тому можна очікувати, що зорі, які не мають цієї межі, поводяться по-іншому. Ця робота показує, що багато в чому, вони поводяться так само як Сонце, якщо зробити поправку на їх власні особливості".

Фарріш, яка нещодавно здобула докторський ступінь у Райсі й незабаром розпочинає постдокторантуру у Центрі космічних польотів НАСА ім. Годдарда, зазначила, що модель застосовується лише до ненасичених зірок.

"Найбільш магнітно активні зорі – це ті, які ми називаємо "насиченими", - каже Фарріш. "У певний момент збільшення магнітної активності припиняє показувати пов′язане з цим збільшення рентгенівського випромінювання високої енергії. Причина, з якої викидання більшої кількості магнетизму на поверхню зорі не призводить до більшого випромінювання, залишається загадкою."

"І навпаки, Сонце знаходиться в ненасиченому режимі, де ми бачимо кореляцію між магнітною активністю та енергетичним випромінюванням", - сказала вона. "Це відбувається на більш помірному рівні активності, і такі зорі викликають інтерес, оскільки вони можуть створити більш гостинне середовище для планет".

"Суть в тому, що спостереження, які охоплюють чотири спектральні типи, включаючи повністю і частково конвективні зорі, можуть бути достатньо добре представлені моделлю, створеною на основі Сонця", - сказав Александер. "Це також підкріплює ідею, що хоча зоря, яка в 30 разів активніша за Сонце, не може бути зіркою G-класу, вона все одно буде охоплена аналізом, який зробила Елісон".

"Ми повинні чітко розуміти, що ми не симулюємо жодної конкретної зорі чи системи", - сказав він. "Ми говоримо, що статистично магнітна поведінка типової М-зорі з типовим числом Россбі поводиться так само як і Сонце, що дозволяє оцінити її потенційний вплив на планети".

Найважливішою "дикою карткою" є цикл активності зорі, який не може бути включений до моделей без років спостережень. (Цикл Сонця становить 11 років, про що свідчить активність сонячних плям, коли його лінії магнітного поля найбільш спотворені.)

Джон-Крулл сказав, що модель все ще буде корисною з усякого погляду. "Одна з областей моїх інтересів – вивчення дуже молодих зірок, багато з яких, як і зорі з малою масою, повністю конвективні", - сказав він. "Багато з них мають навколо себе дисковий матеріал і все ще формують планети. Ми вважаємо, що їх взаємодія опосередковується зоряним магнітним полем."

"Отже, робота Елісон з моделювання може бути використана для вивчення великомасштабної структури дуже магнітно активних зірок, і це потім може дозволити нам перевірити деякі уявлення про те, як ці молоді зорі та їхні диски взаємодіють".

Мінджінг Лі, запрошений студент Китайського університету науки та технологій, є співавтором роботи. Александер – професор фізики та астрономії та директор Інституту космосу Райса. Джон-Крулл – професор фізики та астрономії.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• магнітне поле