Un equipo de investigación internacional dirigido por un investigador de la Universidad de Viena ha detectado por primera vez directamente vientos estelares de tres estrellas similares al Sol mediante el registro de la emisión de rayos X de sus astrosferas y ha impuesto restricciones a la tasa de pérdida de masa de las estrellas. a través de sus vientos estelares.
Las astrosferas, análogas estelares de la heliosfera que rodea nuestro sistema solar, son burbujas de plasma muy calientes impulsadas por vientos estelares hacia el medio interestelar, un espacio lleno de gas y polvo. El estudio de los vientos estelares de estrellas de baja masa similares al Sol nos permite comprender la evolución estelar y planetaria y, en última instancia, la historia y el futuro de nuestra propia estrella y sistema solar. Los vientos estelares impulsan muchos procesos que evaporan las atmósferas planetarias hacia el espacio y, por lo tanto, conducen a la pérdida de masa atmosférica.
Aunque las tasas de escape de los planetas durante una hora o incluso un año son pequeñas, operan durante largos períodos geológicos. Las pérdidas se acumulan y pueden ser un factor decisivo para que un planeta evolucione hacia un mundo habitable o una roca sin aire.
A pesar de su importancia para la evolución tanto de las estrellas como de los planetas, los vientos de las estrellas similares al Sol son muy difíciles de limitar. Compuestos principalmente de protones y electrones, también contienen una pequeña cantidad de iones más pesados y altamente cargados (por ejemplo, oxígeno, carbono). Son estos iones los que, al capturar electrones de los neutros del medio interestelar alrededor de la estrella, emiten rayos X.
Detectada emisión de rayos X procedente de astrosferas
Un equipo de investigación internacional dirigido por Kristina Kislyakova, científica principal del Departamento de Astrofísica de la Universidad de Viena, ha detectado por primera vez la emisión de rayos X de las astrosferas alrededor de tres estrellas similares al Sol, las llamadas estrellas de secuencia principal, que son estrellas en la flor de su vida y, por lo tanto, ha registrado tales vientos por primera vez directamente, lo que les permite imponer restricciones a la tasa de pérdida de masa de las estrellas a través de sus vientos estelares.
Estos resultados, basados en observaciones realizadas con el telescopio espacial XMM-Newton, se publican actualmente en Nature Astronomy. . Los investigadores observaron las huellas espectrales (las llamadas líneas espectrales) de los iones de oxígeno con XMM-Newton y pudieron determinar la cantidad de oxígeno y, en última instancia, la masa total del viento estelar emitido por las estrellas.
Para las tres estrellas con astrosferas detectadas, denominadas 70 Ophiuchi, épsilon Eridani y 61 Cygni, los investigadores estimaron que sus 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. Esto significa que los vientos de estas estrellas son mucho más fuertes que el viento solar, lo que podría explicarse por la mayor actividad magnética de estas estrellas.
"En el sistema solar, la emisión de intercambio de carga del viento solar se ha observado desde planetas, cometas y la heliosfera y proporciona un laboratorio natural para estudiar la composición del viento solar", explica la autora principal del estudio, Kislyakova.
"Observar esta emisión de estrellas distantes es mucho más complicado debido a la débil señal. Además, la distancia a las estrellas hace que sea muy difícil desligar la señal emitida por la astrosfera de la emisión de rayos X real de la estrella". estrella misma, parte de la cual se "esparce" sobre el campo de visión del telescopio debido a efectos instrumentales.
"Hemos desarrollado un nuevo algoritmo para desentrañar las contribuciones estelares y astrosféricas a la emisión y hemos detectado señales de intercambio de carga originadas por los iones de oxígeno del viento estelar y el medio interestelar neutro circundante de tres estrellas de la secuencia principal.
"Esta ha sido la primera vez que se ha detectado una emisión de intercambio de carga de rayos X procedente de astrosferas de este tipo de estrellas. Nuestras tasas de pérdida de masa estimadas pueden utilizarse como punto de referencia para los modelos de viento estelar y ampliar nuestra limitada evidencia observacional de los vientos de estrellas similares al sol. estrellas."
El coautor Manuel Güdel, también de la Universidad de Viena, añade:"Durante tres décadas se han realizado esfuerzos en todo el mundo para comprobar la presencia de vientos alrededor de estrellas similares al Sol y medir su fuerza, pero hasta ahora sólo hay evidencia indirecta basada en sus efectos secundarios". Los efectos sobre la estrella o su entorno aluden a la existencia de tales vientos; nuestro grupo intentó previamente detectar las emisiones de radio de los vientos, pero solo pudo establecer límites superiores a la fuerza del viento sin detectar los vientos en sí.
"Nuestros nuevos resultados basados en rayos X allanan el camino para encontrar e incluso obtener imágenes de estos vientos directamente y estudiar sus interacciones con los planetas circundantes".
"En el futuro, este método de detección directa de vientos estelares en rayos X se verá facilitado gracias a futuros instrumentos de alta resolución, como el espectrómetro X-IFU de la misión europea Athena", explica la investigadora del CNRS Dimitra Koutroumpa, coautora del estudio. del estudio.
"La alta resolución espectral de X-IFU resolverá la estructura más fina y la relación de emisión de las líneas de oxígeno (así como otras líneas más débiles), que son difíciles de distinguir con la resolución CCD de XMM, y proporcionará restricciones adicionales al mecanismo de emisión; térmica emisión de las estrellas o intercambio de carga no térmica desde las astrosferas."
Más información: Detección por rayos X de astrosferas alrededor de tres estrellas de la secuencia principal y sus tasas de pérdida de masa., Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02222-x
Información de la revista: Astronomía de la Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Viena
