W czasopiśmie astronomicznym M.N.R.A.S. Letters ukazała się publikacja grupy astronomów wskazująca na to, że gwiazdy w średnim wieku doświadczają swego rodzaju „kryzysu wieku średniego”. Gdy gwiazdy osiągną wiek podobny do naszego Słońca, następuje dramatyczne załamanie się ich aktywności i tempa rotacji. Ta publikacja dostarcza nowe teoretyczne uzasadnienie dla niewyjaśnionego załamania się uznanych metod pomiaru wieku gwiazd, gdy już osiągnęły wiek średni, oraz przejścia gwiazd podobnych do Słońca do fazy bez aktywności magnetycznej.
Od dawna wiadomo, że gwiazdy doświadczają zjawiska zwanego „hamowaniem magnetycznym” polegającego na tym, że stały strumień naładowanych cząstek znanych jako wiatr słoneczny/gwiazdowy cały czas ucieka z gwiazdy i wynosi systematycznie niewielką ilość momentu pędu gwiazdy. Ten powolny wypływ sprawia, że na przestrzeni miliardów lat gwiazdy podobne do Słońca stopniowo zwalniają swoją rotację.
W efekcie wolniejsza rotacja prowadzi do zmiany pola magnetycznego i mniejszej aktywności gwiazd. Aktywność gwiazd manifestuje się liczbą plam, rozbłyskami, wybuchami i podobnymi zjawiskami w atmosferach gwiazd, które są wewnętrznie powiązane z siłą ich pól magnetycznych.
Oczekuje się, że ten spadek aktywności i tempa rotacji w czasie jest płynny i przewidywalny, ze względu na stopniową utratę momentu pędu. Ta idea dała początek narzędziu znanemu gyrochronologią gwiazdową (ang. stellar gyrochronology), które jest szeroko wykorzystywane od ponad 20 lat do szacowania wieku gwiazdy na podstawie okresu jej rotacji.
Wizja artystyczna rotującego wnętrza gwiazdy, w którym generuje się pole magnetyczne. Ten obraz jest połączeniem widoku symulacji dynama generującego pole magnetyczne we wnętrzu Słońca i widoku jego zewnętrznej atmosfery, gdzie powstają burze i wiatry plazmowe. Źródło: CESSI/IISER Kolkata/NASA-SVS/ESA/SOHO-LASCO
Jednak najnowsze obserwacje wskazują na to, że ta bliska relacja załamuje się, gdy gwiazdy osiągają „wiek średni”. Najnowsza publikacja astronomów: Bindesh Tripathi, prof. Dibyendu Nandy i prof. Soumitro Banerjee z IISER (Indian Institute of Science Education and Research) w Kalkucie (Indie) dostarcza nowego wyjaśnienia tego tajemniczego problemu.
Wykorzystując modele dynama generujące pola magnetyczne gwiazd, zespół hinduskich astrofizyków wykazał, że gdy gwiazda jest mniej więcej w wieku Słońca, to mechanizm wytwarzania pól magnetycznych w gwiazdach nagle staje się pod-krytyczny lub mniej wydajny. Gwiazda w wieku Słońca często może przełączać się w tryb małej aktywności, który doprowadza do stanu radykalnie zmniejszonej utraty momentu pędu przez namagnesowane wiatry gwiazdowe.
Prof. Nandy powiedział: Hipoteza pod-krytycznego dynama magnetycznego dla gwiazd podobnych do Słońca zapewnia spójne, ujednolicone fizycznie wyjaśnienie bogactwa zjawisk w gwiazdach i na Słońcu takich jak:
- dlaczego gwiazdy (oprócz tych w średnim wieku) nie spowalniają rotacji tak szybko jak w młodości,
- załamanie się relacji wykorzystywanej w gwiazdowej gyrochronologii,
- i ostatniego odkrycia sugerującego, że Słońce może być w fazie przejściowej do magnetycznie nieaktywnej przyszłości.
Omawiana publikacja zapewnia istotne spojrzenie odnośnie istnienia okresów niskiej aktywności w najnowszej historii Słońca, które są znane jako wielkie minima – wtedy trudno było dojrzeć jakąkolwiek plamę słoneczną. Zapewne najlepiej znanym jest Minimum Maundera w okresie od około 1645 do 1715 roku, gdy obserwowano bardzo niewiele plam słonecznych.
Astronomowie mają nadzieję, że ta publikacja również ułatwi zrozumienie ostatnich obserwacji wskazujących na względny brak aktywności Słońca – z istotnymi wnioskami dotyczącymi prawdopodobnej przyszłości naszej gwiazdy dziennej w dłuższej skali czasowej.
Więcej informacji:
- Publikacja naukowa: Stellar mid-life crisis: subcritical magnetic dynamos of solar-like stars and the breakdown of gyrochronology
- Magnetic fields implicated in the mysterious midlife crisis of stars
Źródło: RAS
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Na ilustracji: pola magnetyczne są generowane przez mechanizm dynama wewnątrz gwiazd i wyłaniają się w atmosferach gwiazd, gdzie wywołują burze magnetyczne, strumienie energetycznego promieniowania i sterują siłą wiatrów gwiazdowych. Badania tych pól magnetycznych mogą rzucić światło na kryzys wieku średniego gwiazd, czyli zjawisko nagłego przestawienia się na tryb małej aktywności i pojawienia się okresów nieaktywności, takich jak na przykład Minimum Maundera, podczas którego prawie nie obserwowano plam na powierzchni Słońca. Źródło: NASA / GSFC / Solar Dynamics Observatory
