Młoda gwiazda bije magnetycznym rytmem ponad dziesięciokrotnie szybszym niż Słońce. Obserwacje odsłaniają jej niezwykle dynamiczne pole magnetyczne i pierwsze w historii wykresy motylkowe aktywności gwiazdy poza Układem Słonecznym.
Naukowcy z Instytutu Astrofizyki im. Leibniza w Poczdamie (AIP) odkryli skomplikowane magnetyczne serce odległej gwiazdy, zadziwiająco podobnej do naszego Słońca - ale znacznie młodszej i aktywnej. Te przełomowe badania, będące częścią kampanii Far Beyond the Sun, są kontynuacją prawie trzech lat niezwykle precyzyjnych obserwacji i rzucają nowe światło na to, jak gwiazdy takie jak Słońce generują swoje pola magnetyczne - i jak te pola ewoluują w czasie.
Gwiazdą będącą centrum tych badań jest Jota Horologii (ι Hor, w konstelacji Zegara), położona około 56 lat świetlnych od Ziemi. Mając około 600 milionów lat – znacznie mniej niż nasze Słońce, mające 4,6 miliarda lat – ι Hor wiruje szybciej i wykazuje znacznie silniejszą aktywność magnetyczną niż Słońce. Kierując polarymetr HARPS na 3,6-metrowym teleskopie Europejskiego Obserwatorium Południowego w La Silla w Chile w stronę gwiazdy, naukowcy z AIP zebrali 199 nocnych danych spektropolarymentrycznych w ciągu sześciu sezonów obserwacyjnych.
Wykorzystując zaawansowaną technikę znaną jako Obrazowanie Dopplera-Zeemana (ZDI), zespół przekształcił te pomiary w 18 odrębnych “map” wielkoskalowego pola magnetycznego ι Hor, rozłożonych na obszarze około 140 pełnych obrotów gwiazdy. Mapy te przedstawiają pojawienie się i zanikanie cech magnetycznych, a nawet zmianę biegunowości - zjawiska, które śledzą głęboko zakorzenione procesy dynama w turbulentnym wnętrzu gwiazdy.
Jednym z najbardziej niezwykłych odkryć jest to, że ι Hor wykonuje pełny cykl magnetyczny – równoważny 22-letniemu cyklowi Słońca – w nieco ponad 2 lata (około 773 dni). W tym czasie bieguny magnetyczne gwiazdy, północny i południowy, zmieniają swoje położenie, by następnie powrócić do pierwotnego, tworząc rytmiczne tętno magnetyczne znacznie szybsze niż nasze Słońce.
Być może jeszcze bardziej ekscytujące jest stworzenie pierwszych wykresów motylkowych dla gwiazdy poza naszą. Na Słońcu diagramy te śledzą migrację plam słonecznych i pola magnetycznego wzdłuż szerokości geograficznej w miarę postępu cyklu: plamy pojawiają się na średnich szerokościach heliograficznych i stale dryfują w kierunku równika. Uśredniając zmapowane natężenie pola magnetycznego na różnych szerokościach heliograficznych dla każdej epoki, naukowcy z AIP stworzyli analogiczne diagramy dla ι Hor – ukazując, jak jego obszary magnetyczne migrują w kierunku biegunów i równika w każdym cyklu.
Na podstawie tych gwiazdowych wykresów motylkowych zespół uzyskał bezpośrednie szacunki przepływów wielkoskalowych na powierzchni ι Hor. Stwierdzili, że obszary pola radialnego migrują w kierunku obszarów polarnych z prędkością 15-78 m/s (porównywalną z prędkością pociągu dużych prędkości), podczas gdy pole toroidalne dryfuje w kierunku równika z prędkością 9-19 m/s (średnia prędkość samochodu), czyli znacznie szybciej niż odpowiadające im przepływy słoneczne. Jest to pierwszy pomiar takich przepływów południkowych (w kierunku biegunów) i równikowych na jakiejkolwiek gwieździe poza Słońcem.
Te wyniki stanowią kluczowy punkt odniesienia dla zrozumienia dynam magnetycznych – silników napędzających aktywność gwiazdową i słoneczną – powiedział dr Julian Alvarado Gómez, główny naukowiec w AIP. Porównując szybki cykl magnetyczny i silną aktywność ι Hor z wolniejszym, 22-letnim rytmem Słońca, zyskujemy głębszy wgląd w to, jak czynniki takie jak prędkość rotacji i wiek wpływają na ewolucję magnetyczną. Co więcej, aktywność magnetyczna wpływa na wiatry gwiazdowe, rozbłyski i promieniowanie wysokoenergetyczne – wszystkie te czynniki mogą kształtować środowisko krążących planet. Wnioski płynące z badań gwiazdy ι Hor, wokół której krąży co najmniej jedna znana egzoplaneta, pomagają astronomom ocenić, w jaki sposób młode gwiazdy podobne do Słońca mogą wpływać na warunki sprzyjające powstaniu życia w układach planetarnych. Pełne wyniki opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: AIP
Na ilustracji: Zmienna siła pola magnetycznego gwiazdy Jota Horologii w trzech różnych momentach, pokazująca podwójne odwrócenie biegunowości (cykl magnetyczny). Przedstawiono składową promieniową pola magnetycznego, a kolory wskazują siłę i biegunowość pola (czerwony = dodatni, niebieski = ujemny). Średnio cykl magnetyczny gwiazdy trwa 2,1 roku. Źródło: AIP/J. Alvarado-Gómez, tło: DSS colored - Digitized Sky Survey - STScI/NASA, Colored & Healpixed by CDS, wyodrębnione za pomocą Aladin Lite
