Las estrellas esparcidas por todo el cosmos se ven diferentes, pero pueden ser más parecidas de lo que se pensaba, según investigadores de la Universidad de Rice.
Un nuevo trabajo de modelado realizado por los científicos de Rice muestra que las estrellas "frías" como el sol comparten los comportamientos dinámicos de la superficie que influyen en sus entornos energéticos y magnéticos. Esta actividad magnética estelar es clave para determinar si una estrella determinada alberga planetas que podrían sustentar la vida.
El trabajo de la investigadora postdoctoral de Rice Alison Farrish y los astrofísicos David Alexander y Christopher Johns-Krull aparece en un estudio publicado en El diario astrofísico. La investigación vincula la rotación de estrellas frías con el comportamiento de su flujo magnético superficial, que a su vez impulsa la luminosidad coronal de los rayos X de la estrella, de una manera que podría ayudar a predecir cómo la actividad magnética afecta a los exoplanetas en sus sistemas.
El estudio sigue a otro dirigido por Farrish y Alexander que mostró que el "clima" espacial de una estrella puede hacer que los planetas en su "zona Ricitos de Oro" sean inhabitables.
"Todas las estrellas giran a lo largo de su vida a medida que pierden momento angular y, como resultado, se vuelven menos activas", dijo Farrish. "Creemos que el sol en el pasado era más activo y eso podría haber afectado la química atmosférica temprana deTierra. Por lo tanto, pensar en cómo cambian las mayores emisiones de energía de las estrellas en escalas de tiempo prolongadas es bastante importante para los estudios de exoplanetas ".
"En términos más generales, estamos tomando modelos que fueron desarrollados para el sol y viendo qué tan bien se adaptan a las estrellas", dijo Johns-Krull.
Los investigadores se propusieron modelar cómo son las estrellas lejanas basándose en los datos limitados disponibles. Se han determinado el giro y el flujo de algunas estrellas, junto con su clasificación tipos F, G, K y M quedio información sobre sus tamaños y temperaturas.
Compararon las propiedades del sol, una estrella de tipo G, a través de su número de Rossby, una medida de actividad estelar que combina su velocidad de rotación con los flujos de fluido subsuperficiales que influyen en la distribución del flujo magnético en la superficie de una estrella, conlo que sabían de otras estrellas frías. Sus modelos sugieren que el "clima espacial" de cada estrella funciona de la misma manera, influyendo en las condiciones de sus respectivos planetas.
"El estudio sugiere que las estrellas, al menos las estrellas frías, no son muy diferentes entre sí", dijo Alexander. Desde nuestra perspectiva, el modelo de Alison se puede aplicar sin temor ni favoritismo cuando observamos exoplanetas alrededor de M oEstrellas F o K, también, por supuesto, como otras estrellas G.
"También sugiere algo mucho más interesante para la física estelar establecida, que el proceso por el cual se genera un campo magnético puede ser bastante similar en todas las estrellas frías. Eso es un poco sorprendente", dijo. Esto podría incluir estrellas que, a diferencia del sol, son convectivos hasta el núcleo.
"Todas las estrellas como el sol fusionan hidrógeno y helio en sus núcleos y esa energía se transporta primero en la radiación de los fotones hacia la superficie", dijo Johns-Krull.forma que es demasiado opaca, por lo que comienza a someterse a convección. La materia caliente se mueve desde abajo, la energía se irradia y la materia más fría vuelve a caer.
"Pero las estrellas con menos de un tercio de la masa del sol no tienen una zona radiativa; son convectivas en todas partes", dijo. "Muchas ideas sobre cómo las estrellas generan un campo magnético dependen de que hayaun límite entre las zonas de radiación y convección, por lo que cabría esperar que las estrellas que no tienen ese límite se comporten de manera diferente. Este artículo muestra que, en muchos sentidos, se comportan como el sol, una vez que se ajustan a sus propias peculiaridades ".
Farrish, quien recientemente obtuvo su doctorado en Rice y pronto comenzará una tarea de investigación postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, señaló que el modelo se aplica solo a estrellas no saturadas.
"Las estrellas más magnéticamente activas son las que llamamos 'saturadas'", dijo Farrish. "En cierto punto, un aumento en la actividad magnética deja de mostrar el aumento asociado en la emisión de rayos X de alta energía. La razón por la que se descargan másel magnetismo en la superficie de la estrella no te da más emisión es todavía un misterio.
"Por el contrario, el sol está en régimen insaturado, donde vemos una correlación entre la actividad magnética y la emisión energética", dijo. "Eso ocurre a un nivel de actividad más moderado, y esas estrellas son de interés porque podrían proporcionarentornos más hospitalarios para los planetas ".
"La conclusión es que las observaciones, que abarcan cuatro tipos espectrales, incluidas estrellas total y parcialmente convectivas, pueden representarse razonablemente bien con un modelo generado a partir del sol", dijo Alexander. "También refuerza la idea de que, aunque unLa estrella que es 30 veces más activa que el sol puede que no sea una estrella de clase G, todavía está capturada por el análisis que ha hecho Alison ".
"Tenemos que tener claro que no estamos simulando ninguna estrella o sistema específico", dijo. "Estamos diciendo que estadísticamente, el comportamiento magnético de una estrella M típica con un número típico de Rossby se comporta de manera similara la del sol que nos permite evaluar su impacto potencial en sus planetas. "
Un comodín crítico es el ciclo de actividad de una estrella, que no se puede incorporar a los modelos sin años de observación el ciclo del sol es de 11 años, evidenciado por la actividad de las manchas solares cuando sus líneas de campo magnético están más distorsionadas.
Johns-Krull dijo que el modelo seguirá siendo útil de muchas maneras. "Una de mis áreas de interés es estudiar estrellas muy jóvenes, muchas de las cuales son, como las estrellas de baja masa, completamente convectivas", dijo.estos tienen material de disco a su alrededor y todavía están formando planetas. La forma en que interactúan está mediada, creemos, por el campo magnético estelar.
"Entonces, el trabajo de modelado de Alison se puede utilizar para aprender sobre la estructura a gran escala de estrellas muy activas magnéticamente, y eso puede permitirnos probar algunas ideas sobre cómo interactúan estas estrellas jóvenes y sus discos".
Minjing Li, estudiante universitario visitante de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, es coautor del artículo. Alexander es profesor de física y astronomía y director del Rice Space Institute. Johns-Krull es profesor defísica y astronomía.
Una subvención INSPIRE de la National Science Foundation apoyó la investigación.
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