Vreemd sterretje heeft magnetische persoonlijkheid

Vreemd sterretje heeft magnetische persoonlijkheid

Anonim
Image

Een dwergster met een verrassend magnetische persoonlijkheid en een enorme hotspot die de helft van het oppervlak beslaat, laat astronomen zien dat het leven als een koele dwerg niet noodzakelijk zo eenvoudig en stil is als ze ooit dachten.

Gelijktijdige observaties door vier van de krachtigste aard- en ruimtegebaseerde telescopen onthulden een ongewoon actief magnetisch veld op de ultracoole low-mass star TVLM513-46546. Een team van astronomen, onder leiding van Dr. Edo Berger, een postdoctorale collega van Carnegie-Princeton aan de Princeton University, gebruikt deze observaties om de flamboyante activiteit van deze dwerg van het M-type te verklaren die ongeveer 35 lichtjaar in het sterrenbeeld Boötes ligt.

De observaties van het team van TVLM513-46546 combineren radiogegevens van de Very Large Array, optische spectra van de Gemini North 8-meter telescoop, ultraviolette beelden van de Swift-satelliet van NASA en röntgengegevens van de Chandra X-ray Observatory van NASA. Dit is de eerste keer dat zo'n krachtige set telescopen is getraind op een van de kleinste bekende sterren. De studie maakt deel uit van een programma dat kijkt naar de oorsprong van magnetische velden in ultracoole dwergen, sterren waarvan astronomen altijd dachten dat ze eenvoudig, stil en rustiger waren dan hun heter en meer massieve broers en zussen.

"Met zo'n unieke set van observaties verwacht je altijd het onverwachte te vinden, " zei Berger, "maar we waren geschokt door de complexiteit die dit object vertoont."

De gestage radiostraling van de ster wordt onderbroken door spectaculaire vuurwerkshows van minutenlange vlammen. Deze fakkels komen van de catastrofale botsingen en het samenvoegen van de magnetische velden in de corona van de ster; deze acties drijven de vernietiging van magnetische energie aan als een gigantische kortsluiting in de velden. Het team heeft ook zachte röntgenemissie en een röntgenstraling waargenomen.

Voor het eerst bracht de groep optische waterstof-alfa-emissie in kaart met een periode van twee uur die overeenkomt met de rotatieperiode van twee uur van de ster. "We vinden een hotspot die de helft van het oppervlak van de ster bedekt als een gigantische vuurtoren die in en uit ons gezichtsveld draait, " zei Berger. "We weten nog steeds niet waarom slechts de helft van de ster wordt verlicht in waterstof en of deze situatie onveranderd blijft gedurende dagen, weken, jaren of eeuwen."

Berger beschrijft het magnetische veld van de dwergster waarschijnlijk als een eenvoudige dipool (noord-zuid oriëntatie, zoals het veel zwakkere magnetische veld van de aarde) dat zich uitstrekt over ten minste één stellaire straal boven het oppervlak. Er is ook een kleinschaliger veld met lussen die lijken op die op de zon, maar dan kleiner. "Die lussen en bogen komen op willekeurige plaatsen op het oppervlak van de ster voor, " zei Berger. "Dat is waar de flares ontstaan ​​die slechts enkele minuten duren, terwijl het algehele veld niet wordt verstoord."

Voorwerpen zoals TVLM513-46546 werden ooit gedacht modellen te zijn van stellaire rust en eenvoud, met weinig tot geen magnetische veldactiviteit. "Theorie heeft altijd gezegd dat als we naar koelere en koelere sterren kijken, de coolste in wezen dood zal zijn, " zei Berger. "Het blijkt dat sterren zoals TVLM513-46546 een zeer complexe magnetische activiteit om hen heen hebben, activiteit die meer op onze zon lijkt dan die van een ster die nauwelijks functioneel is."

Deze gecompliceerde magnetische veldomgeving en mogelijke hotspot kunnen wijzen op een ongebruikelijke activiteit onder het oppervlak van de ster (in zijn dynamo) of mogelijk zelfs op het bestaan ​​van een nog steeds verborgen metgezel. Het idee van een ongeziene metgezel als verklaring voor de opwindende magnetische dispositie van de ster is intrigerend, zegt Berger, maar een dergelijk object is nog niet ontdekt. "Het belangrijkste idee om hier te overwegen is een analogie met andere systemen waar de aanwezigheid van een metgezel direct of indirect magnetische activiteit opwekt, " zei hij.

Net als andere ultracoole dwergsterren is TVLM513-46546 een ster van het M-type met oppervlaktetemperaturen onder ongeveer 2400K (2127 Celsius) en een massa van slechts 8 tot 10% die van onze zon. De zon is daarentegen een ster van het G-type met een gemiddelde oppervlaktetemperatuur van 6000K (5727 Celsius).

Stel je het interieur van de zon voor, gelaagd als een ui. De interne convectie is het proces waarbij warmte van de kernfusie in de kern wordt getransporteerd door grote draaiende stromen die door de buitenste lagen van de zon bewegen. Differentiële rotatie is gewoon de term voor de verschillende spinsnelheden van verschillende lagen. Samen bewegen deze bewegingen van elektrisch geladen gas de magnetische veldstructuren die we bij de zon zien.

Een ultracoole M-type ster zoals TVLM513-46546 is daarentegen volledig convectief. Dat wil zeggen, de zone die warmte naar het oppervlak van de ster transporteert, strekt zich helemaal uit van het stellaire oppervlak naar het midden, als de bel van een enorme kokende pot. Van een dergelijke eenvoudige structuur is voorspeld dat deze een zeer eenvoudige structuur van het magnetische veld genereert, misschien meer als die van de aarde dan de complexe velden die we op de zon zien. Waarom TVLM513-46546 zo'n complex veld en activiteit heeft, moet nog worden bestudeerd.

Om erachter te komen of deze ster slechts een opmerkelijke eigenaardigheid is, of dat het een typisch prototype van ultracoole dwergen zou kunnen zijn, is het onderzoeksteam van plan door te gaan met observaties van andere dergelijke sterren. Het team verwacht dat de grotere steekproef laat zien hoe andere kandidaat-lage-massa sterren (en bruine dwergen, objecten die te heet zijn om planeten te zijn en te koel om sterren te zijn) magnetische velden genereren. Berger merkt ook op dat hij graag meer observaties zou willen krijgen om te proberen mogelijke metgezellen bij dergelijke sterren te spotten. "De kwestie van een mogelijke metgezel is echt pure speculatie op dit punt, " zei hij. "Ik probeer echter waarnemingen te krijgen die deze mogelijkheid beoordelen."

Deze resultaten worden gepubliceerd in het 10 februari 2008 nummer van het Astrophysical Journal . Een voordruk van het papier is te vinden op: xxx.lanl.gov/abs/0708.1511

Bron: Gemini Observatory