Вчені вперше виміряли силу зоряних вітрів

Міжнародна дослідницька група під керівництвом Віденського університету зробила великий прорив. У дослідженні, нещодавно опублікованому в Nature Astronomy, вони описують, як вони провели перші прямі вимірювання зоряного вітру в трьох сонцеподібних зоряних системах.

Використовуючи дані про випромінювання рентгенівського випромінювання, отримані за допомогою рентгенівського мультизеркала Ньютона (XMM-Newton) «астросфер» цих зірок, вони виміряли швидкість втрати маси цих зірок через зоряний вітер. Дослідження спільної еволюції зірок і планет може допомогти в пошуку життя, а також передбачити майбутню еволюцію нашої Сонячної системи.

Дослідження очолила Крістіна Г. Кислякова, старший науковий співробітник кафедри астрофізики Віденського університету, заступник керівника групи «Формування зірок і планет» і провідний координатор програми ERASMUS+ . 

Астросфери є аналогами геліосфери нашої Сонячної системи, зовнішнього шару атмосфери нашого Сонця, що складається з гарячої плазми, що виштовхується сонячними вітрами в міжзоряне середовище (ISM). Ці вітри керують багатьма процесами, які спричиняють втрату планетарної атмосфери в космос (він же втрата атмосферної маси). 

Логарифмічний масштаб Сонячної системи, геліосфери та міжзоряного середовища (ISM). Авторство зображення: NASA-JPL

Хоча зоряний вітер складається здебільшого з протонів, електронів і альфа-частинок, вони також містять слідові кількості важких іонів і атомних ядер, таких як вуглець, азот, кисень, кремній і навіть залізо. Незважаючи на їхню важливість для еволюції зірок і планет, вітри сонцеподібних зірок, як відомо, важко стримати. Однак відомо, що ці більш важкі іони захоплюють електрони з нейтрального водню, який пронизує ISM, що призводить до рентгенівського випромінювання. Використовуючи дані місії XXM-Newton, Кислякова та її команда виявили ці викиди від інших зірок.

Читайте також: Наднові з гравітаційними лінзами — ще один спосіб виміряти розширення Всесвіту 

Це були 70 Змієносців, Епсилон Ерідану та 61 Лебедя, три зірки головної послідовності, схожі на Сонце, розташовані на відстані 16,6, 10,475 та 11,4 світлових років від Землі (відповідно). У той час як 70 Змієносця та 61 Лебедя є подвійними системами двох зірок K-типу (помаранчевих карликів), Епсилон Ерідан є однією зіркою K-типу. Спостерігаючи за спектральними лініями іонів кисню, вони могли безпосередньо визначити загальну масу зоряного вітру, випромінюваного всіма трьома зірками. Для трьох досліджених зірок вони оцінили швидкість втрати маси в 66,5±11,1, 15,6±4,4 і 9,6±4,1 швидкість втрати сонячної маси відповідно.

Коротше кажучи, це означає, що вітри від цих зірок набагато сильніші, ніж від нашого Сонця, що може бути результатом більшої магнітної активності цих зірок. 

Рентгенівське зображення XMM-Newton зірки 70 Змієносця (ліворуч) і рентгенівське випромінювання з області («кільце»), що оточує зірку, представлене в спектрі над енергією фотонів рентгенівського випромінювання (праворуч). Авторство: C: Kislyakova et al. (2024)

Для свого дослідження Кислякова та її команда також розробили новий алгоритм для визначення внеску зірок та їхніх астросфер у спектри випромінювання. Це дозволило їм виявити сигнали обміну зарядом від іонів кисню зоряного вітру та нейтрального водню в навколишньому ISM. Це перший випадок, коли рентгенівське випромінювання обміну зарядами з позасонячних астросфер було безпосередньо виявлено. Крім того, отримані ними оцінки швидкості втрати маси можуть бути використані астрономами як еталон для моделей зоряного вітру, розширюючи ті невеликі дані спостережень про вітри сонцеподібних зірок.  

Читайте також: Чому предмети у Всесвіті круглі 

Додаткова інформація: University of Vienna, Nature Astronomy