Las estrellas “geniales” pueden no ser tan únicas

Las estrellas esparcidas por el cosmos se ven diferentes, pero pueden parecerse más de lo que se pensaba, según investigadores de la Universidad Rice.

El nuevo trabajo de modelado de los científicos de Rice muestra que “genial” estrellas como el sol, comparten comportamientos dinámicos de superficie que influyen en sus entornos energéticos y magnéticos. Esta actividad magnética estelar es esencial para saber si una estrella determinada alberga planetas que podrían albergar vida.

El trabajo de la investigadora postdoctoral Rice Alison Farrish y los astrofísicos David Alexander y Christopher Johns-Krull aparecen en un estudio publicado en La Revista de Astrofísica. La investigación vincula la rotación de estrellas geniales con el comportamiento de su flujo magnético de superficie, que a su vez impulsa la luminosidad coronal de 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 de 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 se ralentizan durante su vida a medida que pierden su momento angular y se vuelven menos activas como resultado”, dijo Farrish. “Creemos que el sol en el pasado era más activo y que esto podría haber afectado la química atmosférica temprana de la Tierra. Por eso es muy importante pensar en cómo las emisiones de energía más altas de las estrellas cambian durante largos períodos de tiempo. . “

“En términos más generales, tomamos modelos que fueron desarrollados para el sol y vemos qué tan bien se adaptan a las estrellas”, dijo Johns-Krull.

Los investigadores se propusieron modelar el aspecto de las estrellas distantes basándose en los datos limitados disponibles. Se determinó el giro y el flujo de algunas estrellas, así como su clasificación, los tipos F, G, K y M, lo que dio 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 sus flujos de fluidos subterráneos que influyen en la distribución de Flujo magnético en la superficie de una estrella, con lo 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 frías, no son muy diferentes entre sí”, dijo Alexander. “Desde nuestra perspectiva, el modelo de Alison se puede aplicar sin temor o favor cuando miramos exoplanetas alrededor de estrellas M, F o K, así como, por supuesto, otras estrellas G.

“También sugiere algo mucho más interesante para la física estelar establecida, que es que el proceso por el cual se genera un campo magnético puede ser bastante similar en todas las estrellas frías. Es un poco sorprendente”, dijo. -Declara. Esto podría incluir estrellas que, a diferencia del sol, son convectivas hasta el núcleo.

“Todas las estrellas como el sol fusionan hidrógeno y helio en sus núcleos y esta energía es transportada primero por radiación de fotones a la superficie”, dijo Johns-Krull. “Pero llega a un área alrededor del 60% al 70% de la distancia que es demasiado opaca, por lo que comienza a convencer. La materia caliente se mueve hacia abajo, la energía se irradia y la materia más. El frío cae.”

“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 de cómo las estrellas generan un campo magnético se basan en la existencia de un límite entre las zonas radiativa y de convección, por lo que uno esperaría que las estrellas que no tienen este límite se comporten de manera diferente. Este artículo muestra que, en muchos sentidos, se comportan como el sol, una vez que se adapte a sus propias peculiaridades “.

Farrish, quien recientemente recibió su doctorado de Rice y pronto comenzará una misión de investigación postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, señaló que el modelo solo se aplica a estrellas no saturadas.

“Las estrellas más magnéticamente activas son las que llamamos ‘saturadas’”, dijo Farrish. “En algún momento, un aumento en la actividad magnética deja de mostrar el aumento asociado en las emisiones de rayos X de alta energía. La razón por la cual verter más magnetismo en la superficie de la estrella no produce más emisiones sigue siendo un misterio.

“Por el contrario, el sol está en régimen insaturado, donde vemos una correlación entre la actividad magnética y la emisión de energía”, dijo. “Sucede a un nivel de actividad más moderado, y estas estrellas son interesantes porque podrían proporcionar entornos más hospitalarios para los planetas”.

“La conclusión es que las observaciones, que abarcan cuatro tipos espectrales que incluyen estrellas tanto total como parcialmente convectivas, pueden estar razonablemente bien representadas por un modelo generado a partir del sol”, dijo Alexander. “También refuerza la idea de que, aunque una estrella 30 veces más activa que el sol puede no ser una estrella de clase G, sigue siendo capturada por el análisis realizado por Alison”.

“Necesitamos 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 similar al sol, lo 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 modelos sin años de observación. (El ciclo del sol es de 11 años, como lo demuestra la actividad de las manchas solares cuando las líneas de su campo magnético están más distorsionadas).

Johns-Krull dijo que el modelo seguirá siendo útil de muchas formas. “Una de mis áreas de interés es el estudio de estrellas muy jóvenes, muchas de las cuales son, como las estrellas de baja masa, completamente convectivas”, dijo. “Muchos de ellos están rodeados por discos y todavía forman planetas. La forma en que interactúan está mediada, creemos, por el campo magnético estelar”.

“Así que el trabajo de modelado de Alison se puede utilizar para aprender más sobre la estructura a gran escala de estrellas muy activas magnéticamente, y esto 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 de física y astronomía.