Ciencias

Los vientos estelares de otras estrellas se miden por primera vez

Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Viena ha logrado un gran avance. En un estudio publicado recientemente en Naturaleza AstronomíaDescriben cómo llevaron a cabo la primeras mediciones directas del viento estelar en tres sistemas estelares similares al Sol. Utilizando datos de emisión de rayos X obtenidos por la ESA Espejo multirayo X-Newton (XMM-Newton) desde las “astrosferas” de estas estrellas, midieron la tasa de pérdida de masa de estas estrellas a través de los vientos estelares. Estudiar cómo coevolucionan las estrellas y los planetas puede ayudar en la búsqueda de vida y, al mismo tiempo, ayudar a los astrónomos a predecir la evolución futura de nuestro Sistema Solar.

La investigación fue dirigida por Kristina G. Kislyakova, científica principal del Departamento de Astrofísica de la Universidad de Viena, subdirectora del Formación de estrellas y planetas. grupo y el coordinador principal del ERASMUS+ programa. A ella se unieron otros astrofísicos de la Universidad de Viena, el Laboratoire Atmosphères, Medios, Observaciones Espaciales (LAMOS) en la Universidad de la Sorbona, la Universidad de Leicester y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHUAPL).

Las astrosferas son análogas a la heliosfera de nuestro Sistema Solar, la capa atmosférica más externa de nuestro Sol, compuesta de plasma caliente empujado por los vientos solares hacia el medio interestelar (ISM). Estos vientos impulsan muchos procesos que provocan la pérdida de atmósferas planetarias en el espacio (también conocida como pérdida de masa atmosférica). Suponiendo que la atmósfera de un planeta se reponga regularmente y/o tenga una magnetosfera protectora, estos vientos podrían ser el factor decisivo entre que un planeta se vuelva habitable o una bola de roca sin vida.

Escala logarítmica del Sistema Solar, Heliosfera y Medio Interestelar (ISM). Crédito: NASA-JPL

Aunque los vientos estelares se componen principalmente de protones, electrones y partículas alfa, también contienen trazas de iones pesados ​​y núcleos atómicos como carbono, nitrógeno, oxígeno, silicio e incluso hierro. A pesar de su importancia para la evolución estelar y planetaria, los vientos de las estrellas similares al Sol son muy difíciles de limitar. Sin embargo, se sabe que estos iones más pesados ​​capturan electrones del hidrógeno neutro que impregna el ISM, lo que genera emisiones de rayos X. Utilizando datos de la misión XXM-Newton, Kislyakova y su equipo detectaron estas emisiones de otras estrellas.

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Se trataba de 70 Ophiuchi, Epsilon Eridani y 61 Cygni, tres estrellas de secuencia principal similares al Sol ubicadas a 16,6, 10,475 y 11,4 años luz de la Tierra (respectivamente). Mientras que 70 Ophiuchi y 61 Cygni son sistemas binarios de dos estrellas de tipo K (enanas naranjas), Epsilon Eridani es una única estrella de tipo K. Al observar las líneas espectrales de los iones de oxígeno, pudieron cuantificar directamente la masa total de El viento estelar emitido por las tres estrellas. Para las tres estrellas estudiadas, estimaron que las tasas de pérdida de masa eran 66,5 ± 11,1, 15,6 ± 4,4 y 9,6 ± 4,1 veces la tasa de pérdida de masa solar, respectivamente.

En resumen, esto significa que los vientos de estas estrellas son mucho más fuertes que los de nuestro Sol, lo que podría deberse a la mayor actividad magnética de estas estrellas. Como informó Kislyakova en la Universidad de Viena presione soltar:

“En el sistema solar, la emisión de intercambio de carga del viento solar se ha observado en planetas, cometas y la heliosfera y proporciona un laboratorio natural para estudiar la composición del viento solar. Observar esta emisión desde estrellas lejanas es mucho más complicado debido a la debilidad de la señal. Además, la distancia a las estrellas hace que sea muy difícil separar la señal emitida por la astrosfera de la emisión real de rayos X de la propia estrella, algunos de los cuales están “dispersos” en el campo de visión de la estrella. telescopio debido a efectos instrumentales”.

Imagen de rayos X XMM-Newton de la estrella 70 Ophiuchi (izquierda) y la emisión de rayos X de la región (“Annulus”) que rodea la estrella representada en un espectro sobre la energía de los fotones de rayos X (derecha). Crédito: C: Kislyakova et al. (2024)

Para su estudio, Kislyakova y su equipo también desarrollaron un nuevo algoritmo para desentrañar las contribuciones de las estrellas y sus astrosferas a los espectros de emisión. Esto les permitió detectar signos de intercambio de carga entre los iones de oxígeno del viento estelar y el hidrógeno neutro en el ISM circundante. Esta constituye la primera vez que se detectan directamente emisiones de intercambio de carga de rayos X procedentes de astrosferas extrasolares. Además, las estimaciones de la tasa de pérdida de masa que obtuvieron podrían ser utilizadas por los astrónomos como referencia para los modelos de viento estelar, ampliando la poca evidencia observacional que existe sobre los vientos de estrellas similares al Sol. Como coautor Manuel Güdel, también de la Universidad de Viena, indicado:

“Ha habido esfuerzos en todo el mundo durante tres décadas para comprobar la presencia de vientos alrededor de estrellas similares al Sol y medir su fuerza, pero hasta ahora sólo evidencia indirecta basada en sus efectos secundarios sobre la estrella o su entorno ha insinuado la existencia de tales vientos. . vientos; Nuestro grupo intentó anteriormente detectar emisiones de radio de los vientos, pero solo pudo establecer límites superiores en la fuerza del viento sin detectar los vientos mismos. Nuestros nuevos resultados basados ​​en rayos X abren el camino para encontrar e incluso obtener imágenes directas de estos vientos y estudiar sus interacciones con los planetas circundantes”.

En el futuro, este método de detección directa de vientos estelares se verá facilitado por misiones de próxima generación como la misión europea Athena. Esta misión incluirá una imagen de alta resolución. unidad de campo integral de rayos X (X-IFU), que Athena utilizará para resolver la estructura más fina y la proporción de líneas de emisión tenues que son difíciles de distinguir utilizando los instrumentos de XMM-Newton. Esto proporcionará una imagen más detallada de los vientos estelares y las astrosferas de estrellas distantes, lo que ayudará a los astrónomos a limitar su habitabilidad potencial y al mismo tiempo mejorará los modelos de evolución solar.

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Otras lecturas: Universidad de Viena, Naturaleza Astronomía

Prudencia Febo

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