Мы знаем, что звезды Млечного Пути испускают чрезвычайно сильные вспышки . С другой стороны, на Земле мы наслаждаемся относительно мягкой космической погодой . Изучение того, когда и где возникают звездные вспышки, может помочь выяснить, является ли Солнце необычно спокойным по сравнению с другими подобными звездами, или же следует ожидать экстремальных солнечных вспышек в будущем?
Ближние и дальние звезды
Мы наблюдаем множество звезд, испускающих экстремальные вспышки . Это сильные выбросы электромагнитного излучения по всему спектру, которые до 10 000 раз сильнее, чем типичная солнечная вспышка. Мы не знаем, почему многие солнцеподобные звезды демонстрируют экстремальные вспышки, а наше Солнце — нет.
Считается, что как солнечные вспышки , так и экстремальные звездные вспышки связаны с относительно прохладными и темными областями, где силовые линии магнитного поля звезды выходят на поверхность, которые называются солнечными пятнами или звездными пятнами.
Как мы можем изучать пятна на звездах за сотни световых лет от нас?
Здесь важную роль могут сыграть экзопланеты — проходя перед звездным диском, они также могут затенять солнечные пятна. Поскольку пятна холоднее, чем окружающая поверхность звезды, на кривой блеска звезды будет виден небольшой горб, когда она закрыта планетой (пример см. на рисунке ниже). Подгоняя модели к изменениям яркости на кривой блеска наблюдаемого транзита, можно оценить свойства затемненных пятен и проверить, ответственны ли более крупные пятна за более энергичные вспышки.
Верхняя панель: синтетическое изображение звездного диска Kepler-411, на котором отмечены три планеты (b, c, d). Нижняя панель: кривая блеска для прохождения экзопланеты Kepler-411c, где красная линия представляет наилучшее совпадение. Вертикальная пунктирная линия отмечает положение звездного пятна на кривой блеска. Отметим, что затемнение пятна на поверхности Kepler-411 экзопланетой Kepler-411c вызывает относительную потерю яркости всего на ~0,0008. На основе A.Araújo & A.Valio 2021 ApJL 922 L23
Кеплер смотрит на звездную систему
Астрономы Александр Араужо и Адриана Валио (Пресвитерианский университет Маккензи, Бразилия) применили этот метод к звезде Кеплер-411, которая немного меньше и холоднее Солнца (спектральный класс K2V), чтобы понять взаимосвязь между обилием звездных пятен и частота экстремальных вспышек. Кеплер-411 имеет 3 подтвержденные транзитные планеты (одна суперземля и две мини-Нептуна ), обнаруживающие пятна на широтах -11°, -21° и -49°.
За 590 наблюдательных дней, проведенных космическим телескопом Кеплер, было замечено 176 прохождений трех планет этой системы и 198 пятен на звезде Кеплер-411. По оценкам астрономов, звездные пятна в среднем имеют диаметр 34 000 км, что соответствует ширине планет Земля + Венера + Марс, расположенных рядом. Команда также зафиксировала 65 экстремальных вспышек на кривой блеска звезды Kepler-411, самая энергичная из которых была примерно в 200 раз мощнее, чем самая сильная из когда-либо зарегистрированных солнечных вспышек.
Площадь пятен (верхняя панель) и энергия вспышек (нижняя панель) за 590 дней наблюдения представлены голубыми звездами. Красная линия представляет 21-дневную скользящую среднюю для каждого графика. Это результат анализа 198 пятен на поверхности Kepler-411 от 3-х планет этой системы. Источник: A.Araújo & A.Valio 2021 ApJL 922 L23
Возможная корреляция
Вызывают ли более сильные вспышки более крупные пятна на поверхности звезд?
Возможно — авторы публикации обнаружили корреляцию между поверхностью пятен на звезде Kepler-411 и энергией вспышек. Но это зависит от того, как усредняются наблюдения. Корреляция возникает, когда наблюдения усредняются по периодам 16-35 дней, при этом наибольшая корреляция приходится на 21 день, что почти точно соответствует двум периодам вращения звезды. Однако корреляция исчезает или меняется на противоположную, когда усреднение применяется к другим периодам. Астрономы предполагают, что 21-дневная периодичность может быть связана с типичной продолжительностью жизни пятна на поверхности Kepler-411.
Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять взаимосвязь между пятнами на поверхности звезды и экстремальными вспышками, потому что этот метод измеряет пятна только на нескольких широтах вращающейся звезды, в то время как вспышки могут возникать в любой активной области звезды. Если нам повезет, мы заметим экзопланету, проходящую перед звездным пятном во время вспышки, что поможет точно определить положение вспышки.