Le stelle sparse nel cosmo hanno un aspetto diverso, ma possono essere più simili di quanto si pensasse un tempo, secondo i ricercatori della Rice University.

Il nuovo lavoro di modellazione degli scienziati di Rice mostra che le stelle "fredde" come il sole condividono i comportamenti dinamici della superficie che influenzano i loro ambienti energetici e magnetici. Questa attività magnetica stellare è la chiave per stabilire se una data stella ospita pianeti che potrebbero supportare la vita.

Il lavoro della ricercatrice post-dottorato della Rice Alison Farrish e degli astrofisici David Alexander e Christopher Johns-Krull appare in uno studio pubblicato su Il Giornale Astrofisico. La ricerca collega la rotazione delle stelle fredde con il comportamento del loro flusso magnetico superficiale, che a sua volta guida la luminosità dei raggi X coronali della stella, in un modo che potrebbe aiutare a prevedere in che modo l'attività magnetica influisce sugli esopianeti nei loro sistemi.

Lo studio segue un altro condotto da Farrish e Alexander che ha mostrato che il "tempo" spaziale di una stella può rendere inabitabili i pianeti nella loro "zona di Riccioli d'Oro".

"Tutte le stelle ruotano nel corso della loro vita mentre perdono momento angolare, e di conseguenza diventano meno attivi, " ha detto Farrish. "Pensiamo che il sole in passato fosse più attivo e che potrebbe aver influenzato la chimica atmosferica della Terra. Quindi pensare a come cambiano le maggiori emissioni di energia dalle stelle su lunghe scale temporali è piuttosto importante per gli studi sugli esopianeti".

"Più in generale, prendiamo modelli sviluppati per il sole e vediamo come si adattano bene alle stelle, " disse Johns-Krull.

I ricercatori hanno deciso di modellare come sono le stelle lontane sulla base dei dati limitati disponibili. Lo spin e il flusso di alcune stelle sono stati determinati, insieme alla loro classificazione:tipi F, G, K e M, che fornivano informazioni sulle loro dimensioni e temperature.

Hanno confrontato le proprietà del sole, una stella di tipo G, attraverso il suo numero di Rossby, una misura dell'attività stellare che combina la sua velocità di rotazione con i suoi flussi di fluidi sotto la superficie che influenzano la distribuzione del flusso magnetico sulla superficie di una stella, con quello che sapevano di altre fantastiche stelle. I loro modelli suggeriscono che il "tempo spaziale" di ogni stella funziona più o meno allo stesso modo, influenzare le condizioni sui rispettivi pianeti.

"Lo studio suggerisce che le stelle, almeno le stelle fredde, non sono troppo dissimili l'una dall'altra, " ha detto Alexander. "Dal nostro punto di vista, Il modello di Alison può essere applicato senza paura o favore quando osserviamo gli esopianeti intorno alle stelle M o F o K, anche, Certo, come altre stelle G.

"Suggerisce anche qualcosa di molto più interessante per la fisica stellare consolidata, che il processo mediante il quale viene generato un campo magnetico può essere abbastanza simile in tutte le stelle fredde. È un po' una sorpresa, " ha detto. Questo potrebbe includere stelle che, a differenza del sole, sono convettivi fino al midollo.

"Tutte le stelle come il sole fondono idrogeno ed elio nei loro nuclei e quell'energia viene prima trasportata nella radiazione dei fotoni verso la superficie, " ha detto Johns-Krull. "Ma colpisce una zona di circa il 60-70% del percorso che è semplicemente troppo opaco, quindi inizia a subire la convezione. La materia calda si muove dal basso, l'energia si irradia, e la materia più fredda ricade.

"Ma le stelle con meno di un terzo della massa del sole non hanno una zona radiativa; sono convettive ovunque, " ha detto. "Molte idee su come le stelle generano un campo magnetico si basano sull'esistenza di un confine tra le zone radiative e convettive, quindi ti aspetteresti che le stelle che non hanno quel confine si comportino in modo diverso. Questo documento mostra che in molti modi, si comportano proprio come il sole, una volta che ti adegui alle loro peculiarità."

Farrish, che ha recentemente conseguito il dottorato alla Rice e presto inizia un incarico di ricerca post-dottorato presso il Goddard Space Flight Center della NASA, notato il modello si applica solo alle stelle insature.

"Le stelle più magneticamente attive sono quelle che chiamiamo 'sature, '", ha detto Farrish. "A un certo punto, un aumento dell'attività magnetica smette di mostrare l'aumento associato dell'emissione di raggi X ad alta energia. Il motivo per cui scaricare più magnetismo sulla superficie della stella non ti dà più emissioni è ancora un mistero.

"Al contrario, il sole è in regime insaturo, dove vediamo una correlazione tra attività magnetica ed emissione energetica, " ha detto. "Questo accade a un livello di attività più moderato, e quelle stelle sono interessanti perché potrebbero fornire ambienti più ospitali per i pianeti".

"La linea di fondo sono le osservazioni, che abbracciano quattro tipi spettrali che includono sia stelle completamente che parzialmente convettive, può essere ragionevolmente ben rappresentato da un modello generato dal sole, "Ha detto Alexander. "Rafforza anche l'idea che anche se una stella che è 30 volte più attiva del sole potrebbe non essere una stella di classe G, è ancora catturato dall'analisi che Alison ha fatto".

"Dobbiamo essere chiari sul fatto che non stiamo simulando alcuna stella o sistema specifico, " ha detto. "Stiamo dicendo che statisticamente, il comportamento magnetico di una tipica stella M con un tipico numero di Rossby si comporta in modo simile a quello del sole che ci permette di valutare il suo potenziale impatto sui suoi pianeti".

Un jolly critico è il ciclo di attività di una stella, che non possono essere incorporati nei modelli senza anni di osservazione. (Il ciclo del sole è di 11 anni, evidenziato dall'attività delle macchie solari quando le sue linee di campo magnetico sono più distorte.)

Johns-Krull ha affermato che il modello sarà ancora utile in molti modi. "Una delle mie aree di interesse è studiare stelle molto giovani, molti dei quali sono, come stelle di piccola massa, completamente convettivo, " ha detto. "Molti di questi hanno materiale discale intorno a loro e stanno ancora formando pianeti. Il modo in cui interagiscono è mediato, pensiamo, dal campo magnetico stellare.

"Così, Il lavoro di modellazione di Alison può essere utilizzato per conoscere la struttura su larga scala di stelle molto magneticamente attive, e questo può quindi permetterci di testare alcune idee su come interagiscono queste giovani stelle e i loro dischi".

Minjing Li, uno studente universitario in visita presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, è un coautore del documento. Alexander è professore di fisica e astronomia e direttore del Rice Space Institute. Johns-Krull è un professore di fisica e astronomia.