Kamień z Rosetty do zrozumienia cykli słonecznych

Źródło: NASA/SDO

Plamy na powierzchni Słońca pojawiają się i znikają w trwających po 11 lat cyklach słonecznych. Takie cykle napędzane są przez dynamo słoneczne, które jest swego rodzaju współoddziaływaniem między polem magnetycznym, konwekcją oraz rotacją. Jednak nasza wiedza o fizyce odpowiadającej za owo dynamo jest wciąż bardzo niepełna. Dobrym przykładem może tu być Minimum Maundera, okres w XVII wieku, kiedy to plamy zniknęły z powierzchni Słońca na ponad 50 lat.

Teraz duży międzynarodowy zespół kierowany przez Christoffera Karoffa z Uniwersytetu w Aarhus odkrył gwiazdę, która może rzucić nowe światło na fizykę dynam gwiezdnych. Gwiazda ta znajduje się 120 lat świetlnych od nas w kierunku gwiazdozbioru Łabędzia, i na powierzchni zasadniczo przypomina Słońce – ma to samą masę, promień i wiek – ale jej skład chemiczny znacząco różni się od Słońca. We wnętrzu gwiazdy znajduje się dwa razy więcej ciężkich metali niż w Słońcu.



Zespołowi udało się połączyć obserwacje z Keplera z obserwacjami naziemnymi sięgającymi 1978 roku, dzięki czemu udało się odtworzyć trwający 7,4 roku cykl tej gwiazdy. „Unikalne połączenie gwiazdy niemal takiej samej jak Słońce (poza składem chemicznym) z cyklem obserwowanym zarówno za pomocą Keplera jak i instrumentów naziemnych sprawia, że jest to Kamień z Rosetty do badań gwiezdnych dynam” tłumaczy Karoff.

Połączenie danych fotometrycznych, spektroskopowych i asterosejsmicznych pozwoliło badaczom na zebranie najbardziej szczegółowego zestawu obserwacji cyklu słonecznego przypominającego słoneczny w gwieździe innej niż Słońce. Obserwacje pozwoliły ustalić, że amplituda cyklu widoczna w polu magnetycznym gwiazdy jest ponad dwa razy silniejsza od tej na Słońcu, a sam cykl jest jeszcze silniejszy w zakresie widzialnym.

Dzięki temu astronomowie ustalili, że większa zawartość ciężkich pierwiastków zwiększa intensywność cyklu. Opierając się o modele procesów fizycznych zachodzących w głębokim wnętrzu i w atmosferze gwiazdy, zespół zaproponował także wytłumaczenie intensywniejszego cyklu. Po pierwsze, ciężkie pierwiastki sprawiają, że gwiazda jest bardziej nieprzejrzysta, przez co zmienia się sposób transportu energii wewnątrz gwiazdy z promieniowania na konwekcję. To prowadzi do silniejszego dynamo i wpływa zarówno na amplitudę i zmienność pola magnetycznego i rotacji w pobliżu powierzchni. Po drugie, ciężkie pierwiastki wpływają na procesy zachodzące na powierzchni i w atmosferze gwiazdy. Kontrast między rozmytymi jasnymi obszarami, tzw. pochodniami fotosferycznymi (faculae) a spokojnym tłem gwiazdy zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości metali ciężkich. Stąd cykliczna zmienność fotometryczna gwiazdy staje się wyraźniejsza.

Źródło: Uniwersytet w Aarhus

Komentarze wyłączone.