Звездные вспышки — это быстрые кратковременные всплески яркости, которые особенно характерны для звезд типа М. Изучение разнообразия вспышек М-карликов важно для понимания того, как они влияют на атмосферы планет, вращающихся вокруг этих звезд.
Большинство звезд любят вспышки. Звездные вспышки — это быстрые кратковременные всплески яркости, которые особенно распространены у звезд спектрального класса М (красных карликов. У этого типа звезд чаще всего обнаруживают планеты, подобные Земле. Изучение разнообразия вспышек М-карликов важно для понимания того, как они влияют на атмосферу своих планет. В статье, опубликованной 15 ноября 2022 года в The Astrophysical Journal, описываются подробные наблюдения за вспышкой на самой близкой к нам звезде — красном карлике Проксима Центавра.
Что такое M-карликовые вспышки?
У карликов класса M сильные магнитные поля и конвективные оболочки. Силовые линии магнитного поля увлекаются за счет конвективного движения в оболочке. Эта магнитная активность может вызвать внезапное высвобождение энергии посредством механизма, известного как магнитное пересоединение. Этот всплеск энергии заставляет звезду вспыхивать и излучать импульс излучения в электромагнитном спектре. К настоящему времени изучено несколько М-карликовых вспышек, но только самые мощные вспышки были изучены на разных длинах волн. Вспышкам с меньшей энергией уделялось относительно меньше внимания. Понимание этих низкоэнергетических вспышек имеет решающее значение, поскольку ожидается, что они будут происходить гораздо чаще, чем их более энергичные аналоги, и, следовательно, ожидается, что они окажут значительное влияние на планеты, вращающиеся вокруг звезды.
Вспышки на Проксиме Центавра
Авторы провели кампанию по наблюдению за М-карликом на нескольких длинах волн электромагнитного спектра в поисках низкоэнергетических вспышек. В качестве объекта исследования они выбрали звезду Проксима Центавра, ближайший к Земле карлик М-типа. Они наблюдали за этой звездой с помощью рентгеновского, оптического и радиотелескопов, и 6 мая 2019 года зафиксировали вспышку!
В тот день авторы статьи наблюдали звезду с помощью Большой Атакамской миллиметровой/субмиллиметровой решетки (ALMA) и рентгеновской обсерватории "Чандра". ALMA — это радиотелескоп, работающий на субмиллиметровых волнах, а "Чандра" — космический телескоп, работающий на рентгеновских волнах. Оба телескопа зафиксировали вспышку на Проксиме Центавра. В рентгеновских лучах "Чандра" зафиксировал 40-минутный всплеск в мягком рентгеновском диапазоне с энергией ~ 1000–10 000 эВ (по сравнению с ~ 1 эВ для видимого фотона). Рентгеновская вспышка показывает сложную структуру с быстрым ростом, за которым следует медленный второй пик и последний третий пик в фазе спада. Телескопы ALMA также зафиксировали вспышку с длиной волны 1,3 мм (для сравнения, длина волны видимого света порядка 10 -4мм). В отличие от рентгеновского всплеска, миллиметровый всплеск длился всего несколько секунд и показал только два пика, совпадающие с двумя последними рентгеновскими пиками. Оказывается, во время первого рентгеновского пика ALMA испытал сбой калибровки и пропустил первый пик.
В дополнение к рентгеновскому и субмиллиметровому диапазонам вспышка была также обнаружена в оптическом диапазоне глобальной сетью телескопов обсерватории Лас-Кумбрес. Эти телескопы четко зафиксировали вспышку в U-диапазоне (длина волны ~300 нм) в течение примерно 30 минут.
Более короткая продолжительность вспышек в миллиметровых диапазонах по сравнению с оптическими диапазонами не слишком удивительна. Эмиссия миллиметрового диапазона — это след внезапного начального ускорения заряженных частиц, нагревающих внешние слои звезды. Затем эти горячие слои испускают рентгеновские лучи и оптическое излучение в течение продолжительных периодов времени.
Что мы узнали из этих вспышек?
Основываясь на наблюдениях на разных длинах волн, авторы подсчитали, что полная энергия, выделившаяся в этом всплеске, составила около 10 в 26 степени эрг. Хотя это огромное количество энергии (энергия, высвобождаемая при взрыве атомной бомбы, составляет ~10 в 21 степени эрг), она мала по сравнению с ранее изученными вспышками карликов класса M, энергия которых составляет ~10 в 34 степени эрг. Такие низкоэнергетические вспышки широко изучались на Солнце, на котором за последний 11-летний солнечный цикл произошло 175 таких вспышек. Таким образом, наблюдения этой вспышки дают уникальную возможность сравнить солнечные вспышки со вспышками М-карликов.
Авторы обнаружили, что отношения потоков в миллиметровом диапазоне к рентгеновскому и оптическом к рентгеновскому намного больше для вспышки на Проксиме Центавра, чем для солнечных вспышек. Однако некоторые величины, такие как температура и относительная продолжительность вспышки на разных длинах волн, аналогичны свойствам солнечных вспышек. Это свидетельствует о сходстве эмиссионных свойств вспышек в широком диапазоне энергий вспышек. Если эмиссионные свойства вспышек одинаковы для М-карликов и солнечных вспышек, это наблюдение может свидетельствовать о том, что миллиметровое излучение также должно присутствовать во всех М-карликовых вспышках.
Вдохновленные этими наблюдениями, авторы продолжают многоволновую кампанию по поиску дополнительных вспышек на других М-карликах разного возраста и уровня активности. Эти наблюдения на разных длинах волн помогут нам понять сходство этих вспышек с их солнечными аналогами, природу плазмы в их оболочках и их влияние на планеты, вращающиеся вокруг звезд.
