Obserwacje odległego rozbłysku gwiazdowego mogą zawierać pierwsze dowody na istnienie deszczu koronalnego na chłodnym, małym czerwonym karle.
Spektroskopowe obserwacje o wysokiej rozdzielczości rozbłysku gwiazdowego na małej, chłodnej gwieździe wskazują na możliwość wystąpienia deszczu koronalnego, zjawiska, które zostało zaobserwowane na naszym Słońcu, ale nie zostało jeszcze potwierdzone na gwieździe tej wielkości. Ta słaba gwiazda, znana jako vB 10, która ma rozmiar około 1/10 Słońca i wytwarza mniej niż 1% jego energii, została zbadana przy użyciu Habitable-zone Planet Finder (HPF) na Teleskopie Hobby’ego-Eberly’ego (z 10-metrowym zwierciadłem). Obserwacje za pomocą spektrografu HPF pozwoliły naukowcom zmierzyć przesunięcie długości fali niektórych linii atomowych z rozbłysku, które są zgodne z gorącą plazmą spływającą z powrotem na powierzchnię gwiazdy i są podobne do obserwowanego deszczu koronalnego na Słońcu.
Praca opisująca te obserwacje, napisana przez zespół naukowców z Penn State University, zawiera analizę serii czasowych rozbłysków i może pomóc astronomom w określeniu energii i częstotliwości takich zdarzeń.
Jak sama nazwa wskazuje, Habitable-zone Planet Finder został zaprojektowany do wykrywania planet poprzez szukanie przesunięć w widmach światła gwiazd karłów typu M, które wynikają z „chwiania się” gwiazdy pod wpływem grawitacyjnego przyciągania orbitujących planet, powiedział Larry Ramsey, emerytowany profesor astronomii i astrofizyki na Penn State i autor pracy. Ale od początku wiedzieliśmy, że z tych widm możemy dowiedzieć się więcej o aktywności gwiazdowej niż o planetach.
Gwiazda jest sklasyfikowana jako „chłodny karzeł” – ma rozmiar zbliżony do Jowisza – i należy do najmniejszych gwiazd, które wciąż mogą przekształcać wodór w hel. Została ona zaobserwowana przez HPF jako część jego normalnych obserwacji polowania na planety, ale późniejsza analiza ujawniła ogromny skok emisji gwiazdy, zgodny z rozbłyskiem gwiazdowym.
Rozbłyski to krótkotrwałe, intensywne erupcje energii na powierzchni gwiazdy. Astronomowie nie wiedzą dokładnie co je wywołuje, ale obecnie najlepszą hipotezą jest to, że kiedy linie pola magnetycznego na powierzchniach gwiazd pękają i łączą się ponownie, uwalniają dużo energii, z której część zamieniana jest na energię cieplną, która przyspiesza jony i elektrony na gwieździe do ekstremalnych prędkości. Część gazu w pobliżu zdarzenia pędzi z powrotem w kierunku powierzchni gwiazdy, a część jest wystrzeliwana ponad rozbłyskiem.
Rozbłyski gwiazdowe są powszechne na karłach typu M, powiedział Shubham Kanodia, student studiów magisterskich na Penn State i główny autor pracy. Ale ze względu na wysoką rozdzielczość spektrografu HPF, byliśmy w stanie wykryć pewne niezwykłe cechy widma z tego rozbłysku.
HPF wykrył emisję z kilku atomów, które zostały wzbudzone przez rozbłysk do stanów wysokoenergetycznych. W szczególności, linie emisyjne z przejść atomowych atomów helu wykazały lekkie przesunięcie w kierunku dłuższych fal, znane jako przesunięcie ku czerwieni. Przesunięcie to wskazuje, że wzbudzone atomy, które wyemitowały to światło, spadały w kierunku gwiazdy z prędkością około 70 km/s.
To przesunięcie ku czerwieni w liniach helu wskazuje na zjawisko zwane deszczem koronalnym, które obserwowane jest na Słońcu od wielu dekad, powiedział Kanodia. Deszcz koronalny występuje, gdy część gazu wzbudzonego przez rozbłysk spada z powrotem na powierzchnię gwiazdy. Niektóre wcześniejsze badania sugerowały możliwość wystąpienia deszczu koronalnego na karłach typu M, ale jeżeli nasza interpretacja jest poprawna, byłaby to pierwsza ilościowa obserwacja deszczu koronalnego na ultrachłodnym karle i pierwsza, która wykorzystuje emisję helu jako wskaźnik.
Obserwacje rozbłysków i deszczu na karłach typu M mogą pomóc astronomom w lepszym zrozumieniu fizyki gwiazd.
Ważne jest, aby zauważyć, że wykrywamy przesunięcie ku czerwieni w liniach helu wraz z innymi liniami emisyjnymi, co sugeruje, że są one związane z rozbłyskiem, powiedział Suvrath Mahadevan, profesor astronomii i astrofizyki na Penn State, główny badacz HPF i autor pracy. Wiemy, że struktura magnetyczna tych gwiazd może być bardzo różna od gwiazd takich jak nasze Słońce, więc dostrzeżenie tej analogicznej aktywności jest ekscytujące i miejmy nadzieję, że doprowadzi do lepszego zrozumienia magnetyzmu i aktywności gwiazd.
Więcej informacji:
- Coronal rain on a cold star?
- High resolution near-infrared spectroscopy of a flare around the ultracool dwarf vB 10
Źródło: PSU
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Deszcz koronalny na Słońcu z Ziemią w skali. Źródło: NASA/SDO.
