Nowa teoria pozwala przewidywać aktywność gwiazd podobnych do Słońca

4-anewwaytodet

Naukowcy opracowali nowe ramy koncepcyjne pozwalające zrozumieć ewolucję gwiazd podobnych do naszego Słońca. Nowa koncepcja pozwala wytłumaczyć w jaki sposób rotacja gwiazd, emisja rentgenowska i intensywność ich wiatrów gwiezdnych zmienia się w czasie. Według głównego autora Erica Blackmana, profesora fizyki i astronomii na University of Rochester, ich praca może także „pomóc w dokładniejszym niż aktualnie określaniu wieku gwiazd.”

W artykule opublikowanym dzisiaj w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, naukowcy opisują w jaki sposób udało im się potwierdzić dostępne dane obserwacyjne dotyczące aktywności gwiazd podobnych do Słońca za pomocą fundamentalnej teorii astrofizycznej. Przyglądając się fizyce stojącej za rozpędzaniem i zwalnianiem rotacji gwiazdy, za jej aktywnością rentgenowską oraz powstawaniem pól magnetycznych – mówi Blackman – nowe badania stanowią „pierwszą próbę zbudowania kompleksowego modelu ewolucji aktywności takich gwiazd.”

Korzystając ze Słońca jako punktu kalibracyjnego, model bardzo dokładnie opisuje prawdopodobne zachowanie Słońca w przeszłości oraz jak będzie się ono zachowywało w przyszłości. Jednak Blackman dodaje, że gwiazd o podobnej masie i promieniu jest sporo – dlatego też model jest dobrym punktem startowym do badania takich gwiazd.

„Nasz model wskazuje, że gwiazdy młodsze od Słońca mogą się znacznie różnić pod względem intensywności promieniowania rentgenowskiego oraz tempa utraty masy,” mówi Blackman. „Jednak w pewnym wieku następuje zmiana aktywności gwiazd, więc można powiedzieć, że nasze Słońce jest bardzo typowe jak na gwiazdę o tej masie, promieniu i w tym wieku. Wraz z wiekiem gwiazdy stają się dużo bardziej przewidywalne.”

„Jeszcze nie jesteśmy na etapie, na którym możemy dokładnie przewidzieć wiek gwiazdy, bowiem niektóre założenia modelu prowadzą do jego uproszczenia,” mówi Blackman. „Ale zasadniczo, rozszerzając zakres prac w celu potwierdzenia niektórych założeń będziemy mogli przewidzieć wiek szerokiej palety gwiazd w oparciu o ich jasność w zakresie rentgenowskim.”

W tym momencie empiryczne określanie wieku gwiazd jest najłatwiejsze, jeżeli badana gwiazda jest członkiem gromady gwiazd. Blackman tłumaczy, że wiek takiej gwiazdy można oszacować z dokładnością nie większą niż 25% jej wieku, co często oznacza granicę błędu rzędu miliardów lat. Jeszcze większym problemem jest badanie gwiazd tła, które nie znajdują się w gromadach. W takim przypadku astronomowie  skupiają się na żyrochronologii – wykorzystując fakt, że starsze gwiazdy mają niższe tempo rotacji wokół własnej osi oraz niższą moc promieniowania w zakresie rentgenowskim niż młodsze gwiazdy.

„W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat astronomowie byli w stanie empirycznie mierzyć te trendy w rotacji i aktywności magnetycznej dla gwiazd podobnych do Słońca, jednak Eric wraz ze współpracownikami próbuje opracować kompleksową interpretację teoretyczną tych pomiarów,” mówi Eric Mamajek, profesor fizyki i astronomii na University of Rochester i jeden z astronomów zajmujących się rozwojem metod empirycznych stosowanych do określania wieku gwiazd. „Z czasem powinno to doprowadzić do ustalenia lepszych ograniczeń  ewolucji rotacji i aktywności gwiazd podobnych do Słońca, oraz ograniczeń opisujących zmiany właściwości magnetycznych Słońca w toku jego życia na ciągu głównym.”

I właśnie tutaj istotny staje się model opracowany przez Blackmana oraz Jamesa E. Owena: zapewnia on fizyczne wytłumaczenie wspólnej ewolucji rotacji, aktywności i pól magnetycznych gwiazd w funkcji wieku.

Więcej informacji:

Źródło: University of Rochester