Sterne sind vielleicht nicht so einzigartig
Sterne sind vielleicht nicht so einzigartig
Anonim

Laut Forschern der Rice University sehen die im Weltraum verstreuten Sterne anders aus, aber ähnlicher als bisher angenommen.

Neue Simulationen von Rice-Wissenschaftlern zeigen, dass "kalte" Sterne wie die Sonne ein dynamisches Oberflächenverhalten aufweisen, das sich auf ihre energetische und magnetische Umgebung auswirkt. Diese stellare magnetische Aktivität ist der Schlüssel dazu, ob ein bestimmter Stern Planeten hat, die Leben unterstützen können.

Die Arbeiten von Alison Farrish, David Alexander und Christopher Jones-Krull werden im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die Studie verknüpft die Rotation kühler Sterne mit dem Verhalten ihres magnetischen Oberflächenflusses, der die Röntgenleuchtkraft eines Sterns in seiner Korona bestimmt, was dazu beitragen könnte, vorherzusagen, wie sich die magnetische Aktivität auf Exoplaneten in ihren Systemen auswirkt.

Die Studie folgt einer anderen Studie von Farrish und Alexander, die zeigte, dass das kosmische "Wetter" eines Sterns Planeten in ihrer bewohnbaren Zone unbewohnbar machen könnte.

„Alle Sterne rotieren während ihrer Lebensdauer nach unten, weil sie an Drehimpuls verlieren und dadurch weniger aktiv werden“, sagte Farrish. „Wir glauben, dass die Sonne in der Vergangenheit aktiver war, und dies könnte die frühe chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre beeinflusst haben. Daher ist es für die Exoplanetenforschung sehr wichtig, darüber nachzudenken, wie sich die energiereicheren Emissionen von Sternen im Laufe der Zeit ändern.

„Im weiteren Sinne nehmen wir die für die Sonne entwickelten Modelle und sehen, wie gut sie sich an die Sterne anpassen“, sagte Jones-Krull.

Die Forscher beschlossen, basierend auf den begrenzten verfügbaren Daten zu modellieren, wie ferne Sterne aussehen. Die Rotation und der Fluss einiger Sterne wurden bestimmt, sowie ihre Klassifizierung (Typen F, G, K und M), die Aufschluss über ihre Größe und Temperatur gaben.

Sie verglichen die Eigenschaften der Sonne, eines Sterns vom Typ G, anhand ihrer Rossby-Zahl, einem Maß für die stellare Aktivität, das ihre Rotationsgeschwindigkeit mit unterirdischen Flüssigkeitsströmen kombiniert, die die Verteilung des magnetischen Flusses auf der Oberfläche des Sterns beeinflussen, mit dem, was sie wussten andere coole Sterne. Ihre Modelle legen nahe, dass das "Weltraumwetter" jedes Sterns auf die gleiche Weise funktioniert und die Bedingungen auf ihren jeweiligen Planeten beeinflusst.

"Die Studie legt nahe, dass sich die Sterne, zumindest kalt, nicht allzu sehr voneinander unterscheiden", sagte Alexander. „Aus unserer Sicht kann Alisons Modell ohne Angst und Vorliebe angewendet werden, wenn man Exoplaneten um die Sterne M, F oder K sowie natürlich andere G-Sterne betrachtet.

„Es deutet auch auf etwas viel Interessanteres hin: Der Prozess, durch den das Magnetfeld erzeugt wird, kann bei allen kalten Sternen sehr ähnlich sein. Es ist ein bisschen überraschend “, sagte er. Dazu können Sterne gehören, die im Gegensatz zur Sonne bis in den Kern konvektiv sind.

„Alle sonnenähnlichen Sterne kombinieren in ihren Kernen Wasserstoff und Helium, und diese Energie wird zuerst durch die Strahlung von Photonen an die Oberfläche getragen“, sagte Jones-Krull. „Aber es dringt in 60 bis 70 % des Weges ein, was zu dunkel ist, sodass es der Konvektion ausgesetzt ist. Heiße Materie bewegt sich von unten, Energie wird abgestrahlt und kältere Materie fällt wieder nach unten.“

„Sterne mit einer Masse von weniger als einem Drittel der Sonnenmasse haben keine Strahlungszone; sie sind überall konvektiv “, sagte er. „Viele der Ideen, wie Sterne Magnetfelder erzeugen, basieren auf der Existenz einer Grenze zwischen Strahlungs- und Konvektionszonen, so dass von Sternen ohne diese Grenze erwartet werden kann, dass sie sich anders verhalten.Dieser Artikel zeigt, dass sie sich in vielerlei Hinsicht genau wie die Sonne verhalten, wenn sie an ihre Eigenschaften angepasst werden."

„Die magnetisch aktivsten Sterne sind die, die wir als gesättigt bezeichnen“, sagte Farrish. „Irgendwann hört die Zunahme der magnetischen Aktivität auf, die damit verbundene Zunahme hochenergetischer Röntgenstrahlen zu zeigen. Der Grund, warum das Aufbringen von mehr Magnetismus auf die Oberfläche eines Sterns nicht mehr Strahlung erzeugt, ist immer noch ein Rätsel. Umgekehrt befindet sich die Sonne in einem ungesättigten Modus, in dem wir tatsächlich eine Korrelation zwischen magnetischer Aktivität und Energiestrahlung sehen “, sagte sie. "Dies geschieht bei einer gemäßigteren Aktivität, und diese Sterne sind von Interesse, weil sie eine günstigere Umgebung für Planeten bieten können."

„Unter dem Strich können Beobachtungen, die vier Spektralklassen abdecken, einschließlich vollständiger und teilweiser Konvektionssterne, durch ein auf der Sonne basierendes Modell einigermaßen gut dargestellt werden“, sagte Alexander. "Es unterstützt auch die Idee, dass selbst wenn ein Stern, der 30 Mal aktiver ist als die Sonne, keine G-Klasse ist, dies sich immer noch in Alisons Analyse widerspiegelt."

„Wir müssen klarstellen, dass wir keinen bestimmten Stern oder ein bestimmtes System modellieren“, sagte er. "Wir sagen, dass sich das statistisch magnetische Verhalten eines typischen M-Sterns mit einer typischen Rossby-Zahl ähnlich dem der Sonne verhält, was uns erlaubt, seinen möglichen Einfluss auf Planeten abzuschätzen."

Jones-Krull sagte, dass dieses Modell in vielerlei Hinsicht nützlich sein würde. „Eines meiner Interessengebiete ist die Untersuchung sehr junger Sterne, von denen viele wie massearme Sterne vollständig konvektiv sind“, sagte er. „Viele von ihnen sind von Scheibenmaterial umgeben und bilden immer noch Planeten. Wir denken, dass ihre Wechselwirkung durch das stellare Magnetfeld bestimmt wird.“

"Alisons Simulationen können verwendet werden, um die großräumige Struktur von hochmagnetisch aktiven Sternen zu untersuchen, die dann einige Ideen über die Interaktion dieser jungen Sterne und ihrer Scheiben testen könnte."

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