«Звездные пятна» могут улучшить наше понимание обитаемых зон

Астрономы разработали новый метод определения «звездных пятен» — холодных темных областей звезд, похожих на солнечные пятна на нашей звезде, Солнце. Считается, что эти области образуются на поверхности звезд, когда сильные магнитные поля спутывают и подавляют взбалтывание плазмы, тем самым препятствуя выходу света из этой области звезды.

Исследование может пролить свет на то, почему некоторые звезды очень активны, и в конечном итоге может помочь астрономам лучше определить обитаемые зоны звезд, области вокруг звезд, где планеты могут поддерживать жидкую воду на своей поверхности и, таким образом, могут поддерживать жизнь.

«Наше исследование впервые точно охарактеризовало пятнистость звезд и использовало его для непосредственной проверки теорий звездного магнетизма», — заявила в своем заявлении Лира Цао, астроном из Университета штата Огайо и ведущий автор исследования. «Эта техника настолько точна и широко применима, что может стать новым мощным инструментом в изучении звездной физики».

Этот метод позволил Цао и ее коллегам разработать каталог измерений звездных пятен и магнитных полей для более чем 700 000 звезд. Каталог, который скоро будет выпущен, увеличит количество доступных данных о звездной «пятнистости» в тысячи раз.

Цао разработал новую технику, проанализировав инфракрасные спектры высокого разрешения из Слоановского цифрового обзора неба, а затем используя его для идентификации звездных пятен для 240 звезд из двух рассеянных звездных скоплений: Плеяды и M67.

Это позволило им получить более точные измерения звездных пятен, что дало мощный новый класс данных, которые могли бы направить изучение звездных магнитных полей. С момента открытия солнечных пятен в 1600-х годах астрономы в основном изучали звездный магнетизм косвенно, рассматривая звезды через различные фильтры или обнаруживая звездные пятна на кривой блеска звезды. Но теперь новая методика позволяет им более непосредственно изучать это явление.

«Он прятался у всех на виду», — сказал Цао. «В спектре был более холодный компонент, соответствующий звездному пятну, которое было видно только в инфракрасном диапазоне». Кроме того, поскольку более молодые звезды могут быть покрыты звездными пятнами гораздо больше — иногда до 80%, что делает их «скорее пятнами, чем звездами», — Цао понял, что эти огромные холодные области могут блокировать достаточно света, чтобы оказать заметное влияние на звезды.

И поскольку заблокированный свет должен в какой-то момент выйти наружу, рассуждала она, чрезвычайно пятнистые звезды компенсируют это за счет расширения и охлаждения, таким образом увеличивая площадь звездной поверхности, с которой может выйти свет. Метод, впервые предложенный командой, может помочь астрономам улучшить использование звездных параметров для понимания окрестностей вокруг звезд, включая обитаемые зоны звезд, где температуры оптимальны для существования жидкой воды. Новый метод также может привести к более точным измерениям размеров звезд.

Исторически астрономы оценивали размер звезды, измеряя ее температуру, и это измерение могло быть ошибочным на сотни градусов — это означает, что радиус звезды рассчитывается как меньший, чем он есть на самом деле. «Когда это происходит, вы начинаете видеть большие изменения в структуре звезд, что также может сбить с толку другие важные астрономические измерения», — сказал Цао.

Новые результаты могут также помочь объяснить класс звезд, найденных в скоплении Плеяды, также называемом Семью Сестрами, расположенными примерно в 444 световых годах от Земли. Это скопление кажется слишком активным, чтобы его можно было объяснить существующими звездными моделями. По словам Цао, эти звезды изобилуют звездными пятнами и обладают сильным магнитным полем, но они также излучают высокоэнергетическое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение.

«Вы бы не хотели жить вокруг этих звезд», — сказал Цао. «Но понимание того, почему эти звезды такие активные, может изменить наши модели и критерии экзопланетной обитаемости». Помимо того, что этот метод проливает свет на эти необычно активные звезды, он может помочь астрономам понять, почему маломассивные звезды также очень активны.

«Мы можем напрямую изучать эволюцию звездного магнетизма в сотнях тысяч звезд с помощью этого нового набора данных, поэтому мы ожидаем, что это поможет развить ключевые идеи в нашем понимании звезд и планет», — заключил Цао.