Un gruppo di ricerca internazionale guidato da un ricercatore dell’Università di Vienna ha rilevato per la prima volta direttamente i venti stellari di tre stelle simili al Sole registrando l’emissione di raggi X dalle loro astrosfere e posto dei limiti al tasso di perdita di massa delle stelle. attraverso i loro venti stellari.
Le astrosfere, analoghi stellari dell'eliosfera che circonda il nostro sistema solare, sono bolle di plasma molto calde soffiate dai venti stellari nel mezzo interstellare, uno spazio pieno di gas e polvere. Lo studio dei venti stellari di stelle di piccola massa simili al Sole ci consente di comprendere l’evoluzione stellare e planetaria e, in definitiva, la storia e il futuro della nostra stella e del sistema solare. I venti stellari guidano molti processi che fanno evaporare le atmosfere planetarie nello spazio e quindi portano alla perdita di massa atmosferica.
Sebbene i tassi di fuga dei pianeti nell’arco di un’ora o addirittura di un anno siano minimi, essi operano su lunghi periodi geologici. Le perdite si accumulano e possono essere un fattore decisivo per un pianeta che si evolve in un mondo abitabile o in una roccia senz'aria.
Nonostante la loro importanza per l’evoluzione sia delle stelle che dei pianeti, i venti delle stelle simili al Sole sono notoriamente difficili da limitare. Composti principalmente da protoni ed elettroni, contengono anche una piccola quantità di ioni più pesanti e altamente carichi (ad esempio ossigeno, carbonio). Sono questi ioni che, catturando gli elettroni dai neutri del mezzo interstellare attorno alla stella, emettono raggi X.
Rilevata emissione di raggi X dalle astrosfere
Un gruppo di ricerca internazionale guidato da Kristina Kislyakova, Senior Scientist presso il Dipartimento di Astrofisica dell'Università di Vienna, ha rilevato per la prima volta l'emissione di raggi X dalle astrosfere attorno a tre stelle simili al Sole, le cosiddette stelle di sequenza principale che sono stelle nel pieno della loro vita, e ha quindi registrato direttamente tali venti per la prima volta, consentendo loro di porre limiti al tasso di perdita di massa delle stelle attraverso i loro venti stellari.
Questi risultati, basati sulle osservazioni con il telescopio spaziale XMM-Newton, sono attualmente pubblicati su Nature Astronomy . I ricercatori hanno osservato le impronte spettrali (le cosiddette linee spettrali) degli ioni di ossigeno con XMM-Newton e sono stati in grado di determinare la quantità di ossigeno e, infine, la massa totale del vento stellare emesso dalle stelle.
Per le tre stelle con astrosfere rilevate, denominate 70 Ophiuchi, epsilon Eridani e 61 Cygni, i ricercatori hanno stimato che il loro tasso di perdita di massa fosse rispettivamente 66,5±11,1, 15,6±4,4 e 9,6±4,1 volte il tasso di perdita di massa solare. Ciò significa che i venti provenienti da queste stelle sono molto più forti del vento solare, il che potrebbe essere spiegato dalla maggiore attività magnetica di queste stelle.
"Nel sistema solare, l'emissione di scambio di carica del vento solare è stata osservata da pianeti, comete e dall'eliosfera e fornisce un laboratorio naturale per studiare la composizione del vento solare", spiega l'autore principale dello studio, Kislyakova.
"Osservare questa emissione da stelle lontane è molto più complicato a causa della debolezza del segnale. In aggiunta a ciò, la distanza delle stelle rende molto difficile districare il segnale emesso dall'astrosfera dall'effettiva emissione di raggi X del pianeta". stella stessa, parte della quale è "sparsa" nel campo visivo del telescopio a causa di effetti strumentali.
"Abbiamo sviluppato un nuovo algoritmo per districare i contributi stellari e astrosferici all'emissione e rilevato segnali di scambio di carica provenienti dagli ioni di ossigeno del vento stellare e dal mezzo interstellare neutro circostante di tre stelle della sequenza principale.
"Questa è stata la prima volta che è stata rilevata un'emissione di scambio di carica di raggi X da astrosfere di tali stelle. I nostri tassi di perdita di massa stimati possono essere utilizzati come punto di riferimento per i modelli del vento stellare ed espandere le nostre limitate prove osservative per i venti di tipo solare." stelle."
Il coautore Manuel Güdel, anch'egli dell'Università di Vienna, aggiunge:"Ci sono stati sforzi in tutto il mondo per oltre tre decenni per comprovare la presenza di venti attorno a stelle simili al sole e misurarne l'intensità, ma finora solo prove indirette basate sulla loro forza secondaria". gli effetti sulla stella o sul suo ambiente alludevano all'esistenza di tali venti; il nostro gruppo aveva precedentemente tentato di rilevare le emissioni radio dei venti, ma era riuscito a porre solo limiti superiori alla forza dei venti senza rilevare i venti stessi.
"I nostri nuovi risultati basati sui raggi X aprono la strada alla ricerca e persino all'imaging diretto di questi venti e allo studio delle loro interazioni con i pianeti circostanti."
"In futuro, questo metodo di rilevamento diretto dei venti stellari nei raggi X sarà facilitato grazie a futuri strumenti ad alta risoluzione, come lo spettrometro X-IFU della missione europea Athena", spiega la ricercatrice del CNRS Dimitra Koutroumpa, coautrice dello studio.
"L'elevata risoluzione spettrale di X-IFU risolverà la struttura più fine e il rapporto di emissione delle righe dell'ossigeno (così come altre righe più deboli), che sono difficili da distinguere con la risoluzione CCD di XMM, e fornirà ulteriori vincoli sul meccanismo di emissione; emissione dalle stelle o scambio di carica non termica dalle astrosfere."
Ulteriori informazioni: Rilevazione a raggi X delle astrosfere attorno a tre stelle della sequenza principale e loro tassi di perdita di massa., Astronomia naturale (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02222-x
Informazioni sul giornale: Astronomia naturale
Fornito dall'Università di Vienna
