Ученые выяснили, почему звезды с пятнами вращаются быстрее других.
15 июля 2020
Астрофизики выяснили, что около восьми процентов красных гигантов — значительно больше, чем считалось ранее — имеют темные области на своей поверхности, и именно эти звезды вращаются быстрее своих собратьев. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Одна из самых ярких особенностей Солнца — наличие солнечных пятен, относительно темных областей по сравнению с остальной поверхностью, некоторые из которых видны с Земли даже без увеличения. Многие другие звезды, подобные Солнцу, также покрыты пятнами, но для более крупных звезд, относящихся к классу красных гигантов и находящихся на поздней стадии звездной эволюции, это всегда считалось редкостью.
Исследователи из Института изучения Солнечной системы имени Макса Планка в Германии в сотрудничестве с коллегами из США и Франции изучили данные измерений около 4500 красных гигантов, зарегистрированных космическим телескопом НАСА с 2009 по 2013 годы и выяснили, что таких звезд — не менее восьми процентов.
На втором этапе ученые исследовали вопрос, почему пятнистые гиганты вращаются так быстро. Темные пятна на поверхности красных гигантов — отражение сильных магнитных полей на их поверхности. Хотя красные гиганты обычно рассматриваются как медленно вращающиеся звезды, те, у которых есть звездные пятна, являются исключением.
Авторы провели всесторонний анализ различных причин коротких периодов вращения звезд, включая: принудительную синхронизацию с другой, близкососедней звездой, поглощение звезды или планеты и высокую начальную скорость вращения.
“Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно было определить как можно больше свойств звезд, а затем составить общую картину”, — говорит ведущий автор публикации доктор Патрик Голм (Patrick Gaulme).
В обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико (США) исследователи изучали, как длины волн звездного света меняются со временем. Это позволило сделать выводы об их точном движении. Ученые также рассмотрели быстрые колебания яркости, которые накладываются на более медленные, вызванные звездными пятнами. Более быстрые флуктуации отражают волны давления, распространяющиеся через недра звезды к ее поверхности.
В результате ученые сделали вывод, что для образования пятен необходимо сочетание глубинной конвекции и быстрого вращения звезды. В ходе динамо-процесса, возникающего при взаимодействии токопроводящих плазменных токов конвекционной природы и сил вращения, генерирует магнитное поле звезды, которое затем “вымывается” на ее поверхность. В некоторых местах особенно сильные магнитные поля не позволяют горячей плазме течь вверх. Эти области кажутся темными и выглядят как звездные пятна.
“Вращение и конвекция являются важными факторами формирования поверхностных магнитных полей и звездных пятен, — приводятся в пресс-релизе Института изучения Солнечной системы имени Макса Планка слова одного из авторов исследования доктора Федерико Спада (Federico Spada). — Звезды с внешними конвективными слоями способны генерировать поверхностные магнитные поля посредством действия динамо, но только когда звезда вращается достаточно быстро, магнитная активность становится обнаруживаемой”.
Анализ показал, что примерно 15 процентов обнаруженных аномально быстрых звезд принадлежат к тесным двойным звездным системам, обычно состоящим из красного гиганта с менее массивным спутником.
“В таких системах скорости вращения обеих звезд синхронизируются во времени, пока они не попадут в унисон, как пара фигуристов, — объясняет Голм. — Таким образом, более медленный красный гигант набирает обороты и вращается быстрее, чем без звезды-компаньона”.
Другие 85 процентов “пятнистых” красных гигантов, по мнению астрофизиков, набрать большую скорость в результате слияния с другой звездой или планетой, или потому что у них изначально была высокая скорость вращения.
Авторы надеются, что после запуска космического телескопа PLATO Европейского космического агентства они смогут распространить свои исследования на все регионы Млечного Пути.
Астрофизики выяснили, что около восьми процентов красных гигантов — значительно больше, чем считалось ранее — имеют темные области на своей поверхности, и именно эти звезды вращаются быстрее своих собратьев. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Одна из самых ярких особенностей Солнца — наличие солнечных пятен, относительно темных областей по сравнению с остальной поверхностью, некоторые из которых видны с Земли даже без увеличения. Многие другие звезды, подобные Солнцу, также покрыты пятнами, но для более крупных звезд, относящихся к классу красных гигантов и находящихся на поздней стадии звездной эволюции, это всегда считалось редкостью.
Исследователи из Института изучения Солнечной системы имени Макса Планка в Германии в сотрудничестве с коллегами из США и Франции изучили данные измерений около 4500 красных гигантов, зарегистрированных космическим телескопом НАСА с 2009 по 2013 годы и выяснили, что таких звезд — не менее восьми процентов.
На втором этапе ученые исследовали вопрос, почему пятнистые гиганты вращаются так быстро. Темные пятна на поверхности красных гигантов — отражение сильных магнитных полей на их поверхности. Хотя красные гиганты обычно рассматриваются как медленно вращающиеся звезды, те, у которых есть звездные пятна, являются исключением.
Авторы провели всесторонний анализ различных причин коротких периодов вращения звезд, включая: принудительную синхронизацию с другой, близкососедней звездой, поглощение звезды или планеты и высокую начальную скорость вращения.
“Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно было определить как можно больше свойств звезд, а затем составить общую картину”, — говорит ведущий автор публикации доктор Патрик Голм (Patrick Gaulme).
В обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико (США) исследователи изучали, как длины волн звездного света меняются со временем. Это позволило сделать выводы об их точном движении. Ученые также рассмотрели быстрые колебания яркости, которые накладываются на более медленные, вызванные звездными пятнами. Более быстрые флуктуации отражают волны давления, распространяющиеся через недра звезды к ее поверхности.
В результате ученые сделали вывод, что для образования пятен необходимо сочетание глубинной конвекции и быстрого вращения звезды. В ходе динамо-процесса, возникающего при взаимодействии токопроводящих плазменных токов конвекционной природы и сил вращения, генерирует магнитное поле звезды, которое затем “вымывается” на ее поверхность. В некоторых местах особенно сильные магнитные поля не позволяют горячей плазме течь вверх. Эти области кажутся темными и выглядят как звездные пятна.
“Вращение и конвекция являются важными факторами формирования поверхностных магнитных полей и звездных пятен, — приводятся в пресс-релизе Института изучения Солнечной системы имени Макса Планка слова одного из авторов исследования доктора Федерико Спада (Federico Spada). — Звезды с внешними конвективными слоями способны генерировать поверхностные магнитные поля посредством действия динамо, но только когда звезда вращается достаточно быстро, магнитная активность становится обнаруживаемой”.
Анализ показал, что примерно 15 процентов обнаруженных аномально быстрых звезд принадлежат к тесным двойным звездным системам, обычно состоящим из красного гиганта с менее массивным спутником.
“В таких системах скорости вращения обеих звезд синхронизируются во времени, пока они не попадут в унисон, как пара фигуристов, — объясняет Голм. — Таким образом, более медленный красный гигант набирает обороты и вращается быстрее, чем без звезды-компаньона”.
Другие 85 процентов “пятнистых” красных гигантов, по мнению астрофизиков, набрать большую скорость в результате слияния с другой звездой или планетой, или потому что у них изначально была высокая скорость вращения.
Авторы надеются, что после запуска космического телескопа PLATO Европейского космического агентства они смогут распространить свои исследования на все регионы Млечного Пути.
