"Прохладные" звезды могут быть не такими уникальными

Звезды, разбросанные по космосу, выглядят по-разному, но они могут быть более похожими, чем считалось ранее.

Об этом говорится в пресс-релизе Университета Райса, США.

Проведенная учеными из указанного вуза новая работа по моделированию показывает, что "прохладные" звезды, такие как Солнце, имеют общие динамические характеристики поверхности, которые влияют на их энергетическую и магнитную среду. Эта звездная магнитная активность является ключевым фактором, определяющим, имеет ли звезда планеты, которые могут поддерживать жизнь.

Работа посдокторанта Университета Райса Элисон Фарриш и астрофизиков Дэвида Александера и Кристофера Джонс-Крулла представлена ​​в исследовании, опубликованном в "The Astrophysical Journal". Исследование связывает вращение прохладных звезд с поведением их поверхностного магнитного потока, который, в свою очередь, определяет корональную рентгеновскую светимость звезды, что может помочь предсказать, как магнитная активность может влиять на какие-либо экзопланеты в их системах.

Это исследование следует за другим, проведенным под руководством Фарриш и Алекандера, которое показало, что космическая "погода" звезды может сделать планеты в их "зоне Златовласки" непригодными для жизни.

"Все звезды замедляют вращение в течение своей жизни, теряя угловой момент, и в результате становятся менее активными", - говорит Фарриш. "Мы считаем, что Солнце в прошлом было более активным, и это могло повлиять на ранней химический состав атмосферы Земли. Поэтому размышления о том, как высокоэнергетические выбросы звезд меняются в течение длительных временных шкал, являются весьма важными для исследований экзопланет".

"В более широком смысле мы берем модели, разработанные для Солнца, и видим, насколько хорошо они адаптируются к звездам", - сказал Джон Крулл.

Исследователи решили смоделировать, что представляют собой далекие звезды, основываясь на ограниченных имеющихся данных. Были определены спин и поток некоторых звезд, а также их классификация – типы F, G, K и M – что дало информацию об их размерах и температуре.

Они сравнили свойства Солнца, звезды типа G, через его число Россби – меру звездной активности, которая сочетает скорость вращения с подповерхностными потоками жидкости, влияющими на распределение магнитного потока на поверхности звезды, – с тем, что они знали о других прохладных звездах. Их модели предполагают, что «космическая погода» каждой звезды работает примерно одинаково, воздействуя на условия на соответствующих планетах.

"Исследование показывает, что звезды – по крайней мере прохладные звезды – не очень отличаются друг от друга", - сказал Александр. "С нашей точки зрения, модель Элисон можно применять без страха и оглядки, когда мы рассматриваем экзопланеты вокруг звезд типа M, F, K, а также, конечно, других G-звезд."

"Это также предполагает нечто гораздо более интересное для устойчивой звездной физики, что процесс генерирования магнитного поля может быть достаточно подобным во всех прохладных звездах. Это немного неожиданно", - сказал он. Сюда могут быть включены звезды, которые, в отличие от Солнца, конвективные до своих ядер.

"Все звезды, как Солнце, плавят в своих ядрах водород и гелий, и эта энергия сначала передается в излучении фотонов в направлении к поверхности", - сказал Джонс-Крулл. "Но примерно на 60-70% пути она попадает в зону, которая является слишком непроходимой, поэтому начинает происходить конвекция. Горячее вещество движется снизу, энергия излучается, а более холодное вещество падает обратно вниз."

"Но звезды с менее чем третью массы Солнца не имеют излучающей зоны, они везде конвективные", - сказал он. "Многие из представлений о том, как звезды генерируют магнитное поле, опираются на то, что существует граница между излучательной и конвекционной зонами, поэтому можно ожидать, что звезды, которые не имеют этой границы, ведут себя по-другому. Эта работа показывает, что много в чем они ведут себя так же как Солнце, если сделать поправку на их собственные особенности".

Фарриш, недавно получившая докторскую степень в Райсе и вскоре начинающая постдокторантуру в Центре космических полетов НАСА им. Годдарда, отметила, что модель применяется только к ненасыщенным звездам.

"Наиболее магнитно активные звезды – это те, которые мы называем "насыщенными", - говорит Фарриш. "В определенный момент увеличение магнитной активности прекращает показывать связанное с этим увеличение рентгеновского излучения высокой энергии. Причина, по которой выброс большего количества магнетизма на поверхность звезды не приводит к большему излучению, остается загадкой."

"И наоборот, Солнце находится в ненасыщенном режиме, где мы видим корреляцию между магнитной активностью и энергетическим излучением", - сказала она. "Это происходит на более умеренном уровне активности, и такие звезды вызывают интерес, поскольку они могут создать более гостеприимную среду для планет".

"Суть в том, что наблюдения, охватывающие четыре спектральные типы, включая полностью и частично конвективные звезды, могут быть достаточно хорошо представлены моделью, созданной на основе Солнца", - сказал Александр. "Это также подкрепляет идею, что хотя звезда, которая в 30 раз активнее Солнца, не может быть звездой G-класса, она все равно будет охвачена анализом, который провела Элисон".

"Мы должны четко понимать, что мы не симулирует ни одной конкретной звезды или системы", - сказал он. "Мы говорим, что статистически магнитное поведение типичной М-звезды с типичным числом Россби ведет себя так же как и Солнце, что позволяет оценить ее потенциальное влияние на планеты".

Важнейшей "дикой картой" является цикл активности звезды, который не может быть включен в модели без годов наблюдений. (Цикл Солнца составляет 11 лет, о чем свидетельствует активность солнечных пятен, когда его линии магнитного поля наиболее искажены.)

Джон Крулл сказал, что модель все еще будет полезной во всех отношениях. "Одна из областей моих интересов – изучение очень молодых звезд, многие из которых, как и звезды с малой массой, полностью конвективны", - сказал он. "Многие из них имеют вокруг себя дисковый материал и все еще формируют планеты. Мы считаем, что их взаимодействие опосредуется звездным магнитным полем."

"Итак, работа Элисон по моделированию может быть использована для изучения крупномасштабной структуры очень магнитно активных звезд, и это потом может позволить нам проверить некоторые представления о том, как эти молодые звезды и их диски взаимодействуют".

Минджинг Ли, приглашенный студент Китайского университета наук и технологий, является соавтором работы. Александр – профессор физики и астрономии и директор Института космоса Райса. Джон Крулл – профессор физики и астрономии.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.