Astronomowie znaleźli dowody na to, że niektóre gwiazdy mogą pochwalić się nieoczekiwanie silnymi powierzchniowymi polami magnetycznymi, co stanowi wyzwanie dla obecnych modeli ich ewolucji.
W gwiazdach takich jak nasze Słońce magnetyzm powierzchniowy jest powiązany z ruchem obrotowym gwiazdy, procesem podobnym do wewnętrznego działania ręcznej latarki. Silne pola magnetyczne są widoczne w sercach obszarów magnetycznych plam słonecznych i powodują różnorodne zjawiska pogody kosmicznej. Do tej pory uważano, że gwiazdy o małej masie – ciała niebieskie o masie mniejszej niż nasze Słońce, które mogą obracać się bardzo szybko lub stosunkowo wolno – wykazują bardzo niski poziom aktywności magnetycznej, co przygotowywało je jako idealne gwiazdy macierzyste dla planety potencjalnie nadające się do zamieszkania.
W nowym badaniu, opublikowanym dzisiaj w The Astrophysical Journal Letters, naukowcy z The Ohio State University argumentują, że nowy wewnętrzny mechanizm zwany oddzieleniem rdzenia od otoczki – kiedy powierzchnia i jądro gwiazdy zaczynają obracać się z tą samą prędkością, a następnie dryfują od siebie – może być odpowiedzialny za wzmocnienie pól magnetycznych chłodnych gwiazd, proces, który może zintensyfikować ich promieniowanie na miliardy lat i wpłynąć na możliwość zamieszkania pobliskich egzoplanet.
Badania były możliwe dzięki technice, którą Lyra Cao, główna autorka badania i absolwentka astronomii w Ohio State, oraz współautor Marc Pinsonneault, profesor astronomii w Ohio State, opracowali na początku tego roku, aby wykonać i scharakteryzować pomiary gwiazd i pola magnetycznego.
Chociaż gwiazdy o małej masie są najpowszechniejszymi gwiazdami w Drodze Mlecznej i często są gospodarzami egzoplanet, naukowcy wiedzą o nich stosunkowo niewiele, powiedział Cao.
Przez dziesięciolecia zakładano, że procesy fizyczne gwiazd o mniejszej masie następują po procesach zachodzących w gwiazdach typu słonecznego. Ponieważ gwiazdy stopniowo tracą swój moment pędu podczas wirowania, astronomowie mogą wykorzystać wirowanie gwiazd jako narzędzie do zrozumienia natury procesów fizycznych gwiazdy oraz tego, w jaki sposób wchodzą one w interakcje z towarzyszami i otoczeniem. Jednak są chwile, w których zegar rotacji gwiazd wydaje się zatrzymywać w miejscu, powiedział Cao.
Wykorzystując publiczne dane z Sloan Digital Sky Survey do zbadania próbki 136 gwiazd w M44, gwiezdnym łóżeczku znanym również jako Praesepe lub gromada Beehive, zespół odkrył, że pola magnetyczne małomasywnych gwiazd w tym regionie wydawały się znacznie silniejsze, niż mogłyby to wyjaśnić obecne modele.
Podczas gdy poprzednie badania ujawniły, że gromada Ul jest domem dla wielu gwiazd, które przeczą obecnym teoriom ewolucji rotacyjnej, jednym z najbardziej ekscytujących odkryć zespołu Cao było ustalenie, że pola magnetyczne tych gwiazd mogą być równie niezwykłe – znacznie silniejsze niż przewidywały obecne modele .
„Zobaczenie związku między wzmocnieniem magnetycznym a anomaliami rotacyjnymi było niesamowicie ekscytujące” – powiedział Cao. „Wskazuje to, że w grę może wchodzić jakaś interesująca fizyka”. Zespół postawił również hipotezę, że proces synchronizacji jądra gwiazdy i otoczki może indukować magnetyzm występujący w tych gwiazdach, który miałby zupełnie inne pochodzenie niż ten obserwowany na Słońcu.
„Znajdujemy dowody na to, że istnieje inny rodzaj mechanizmu napędzającego dynamo, który napędza magnetyzm tych gwiazd” – powiedział Cao. „Ta praca pokazuje, że fizyka gwiazd może mieć zaskakujące implikacje dla innych dziedzin”.
Według badań odkrycia te mają ważne implikacje dla naszego rozumienia astrofizyki, szczególnie w poszukiwaniu życia na innych planetach. „Gwiazdy doświadczające tego zwiększonego magnetyzmu prawdopodobnie będą uderzać w swoje planety wysokoenergetycznym promieniowaniem” – powiedział Cao. „Przewiduje się, że efekt ten utrzyma się na niektórych gwiazdach przez miliardy lat, dlatego ważne jest, aby zrozumieć, jak może on wpłynąć na nasze wyobrażenia o zamieszkiwaniu”.
Ale te odkrycia nie powinny hamować poszukiwań istnienia pozaplanetarnego. Dzięki dalszym badaniom odkrycie zespołu może pomóc uzyskać lepszy wgląd w to, gdzie szukać układów planetarnych zdolnych do życia. Ale tutaj, na Ziemi, Cao wierzy, że odkrycia jej zespołu mogą doprowadzić do lepszych symulacji i teoretycznych modeli ewolucji gwiazd.
“Następną rzeczą do zrobienia jest sprawdzenie, czy wzmocniony magnetyzm występuje na znacznie większą skalę” – powiedział Cao. „Jeśli uda nam się zrozumieć, co dzieje się we wnętrzach tych gwiazd, gdy doświadczają one magnetyzmu wzmocnionego ścinaniem, poprowadzi to naukę w nowym kierunku”.
Badanie było wspierane przez Fundację Alfreda P. Sloana, Biuro Naukowe Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych oraz Narodową Fundację Nauki. Współautorką była również Jennifer van Saders z University of Hawaii.