Observaciones de un destello estelar en una estrella pequeña y fría indican la posibilidad de lluvia coronal, un fenómeno observado en nuestro sol pero aún no confirmada en una estrella de este tamaño.
Esta estrella tenue, conocida como vB 10, que tiene aproximadamente una décima parte del tamaño del sol y produce menos del 1% de la energía del sol, se estudió utilizando el buscador de planetas de la zona habitable (HPF) de Penn State en el gran telescopio Hobby Eberly, que tiene un espejo de 10 metros.
Estas observaciones con el espectrógrafo HPF permitieron a los investigadores medir un cambio en la longitud de onda de ciertas líneas atómicas de la llamarada que son consistentes con la lluvia de plasma caliente sobre la superficie de la estrella y son similares a las observaciones de la lluvia coronal del sol.
Un artículo que describe las observaciones, publicado en Astrophysical Journal y elaborado por un equipo dirigido por científicos de Penn State, incluye un análisis de series de tiempo de la llamarada y podría ayudar a los astrónomos a imponer restricciones a la energía y frecuencia de tales eventos. El artículo ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y está disponible en línea.
"Como sugiere el nombre, el Buscador de Planetas de la Zona Habitable fue diseñado para detectar planetas buscando cambios en los espectros de luz de las estrellas enanas M que resultan del 'bamboleo' de la estrella bajo la atracción gravitacional de los planetas en órbita", dijo Larry Ramsey, profesor emérito de astronomía y astrofísica en Penn State y autor del artículo. "Pero sabíamos desde el principio que podríamos aprender más sobre la actividad estelar de estos espectros que sobre los planetas".
La estrella está clasificada como una "enana ultrafría" (tiene un tamaño similar al de Júpiter) y se encuentra entre las estrellas más pequeñas que aún pueden fusionar hidrógeno en helio. Fue observado por HPF como parte de sus operaciones normales de búsqueda de planetas, pero el análisis posterior reveló un gran aumento en las emisiones de la estrella consistente con un destello estelar.
Las llamaradas son erupciones de energía intensas y de corta duración en superficies estelares. Los astrónomos no saben exactamente qué los causa, pero la mejor hipótesis actual es que cuando las líneas del campo magnético en las superficies estelares se rompen y se vuelven a conectar, liberan mucha energía, parte de la cual se convierte en energía térmica que acelera los iones y electrones de la estrella. a velocidades extremas. Parte del gas cerca del evento se precipita hacia la superficie de la estrella y parte se dispara por encima de la llamarada.
"Las llamaradas estelares son comunes en las estrellas enanas M", dijo Shubham Kanodia, estudiante de posgrado en Penn State y autor principal del artículo. "Pero debido a la alta resolución del espectrógrafo HPF, pudimos detectar algunas características inusuales en los espectros de esta llamarada".
HPF detectó emisiones de varios átomos que fueron excitados a estados de alta energía por la llamarada. En particular, las líneas de emisión de las transiciones atómicas de los átomos de helio mostraron un ligero cambio hacia longitudes de onda más largas, conocido como "desplazamiento hacia el rojo". Este desplazamiento muestra que los átomos excitados que emitían esta luz, caían hacia la estrella con una velocidad de unos 70 kilómetros por segundo.
"Este corrimiento hacia el rojo en las líneas de helio es indicativo de un fenómeno llamado 'lluvia coronal", que se ha observado en el sol durante muchas décadas", dijo Kanodia.
"La lluvia coronal ocurre cuando parte del gas excitado por la llamarada retrocede a la superficie de la estrella. Algunos estudios previos han sugerido la posibilidad de lluvia coronal en estrellas enanas M, pero si nuestra interpretación es correcta, esta sería la primera observación cuantitativa de lluvia coronal en una enana ultrafría y la primera en utilizar la emisión de helio como indicador".
Las observaciones de las llamaradas y la lluvia coronal en las enanas M podrían ayudar a los astrónomos a comprender mejor la física de las estrellas.
"Se cree que las llamaradas son el resultado de la interrupción de los campos magnéticos, pero actualmente no tenemos un modelo de cómo se generan los campos magnéticos en estrellas como vB 10", dijo Ramsey.
"Es sorprendente ver las similitudes en los detalles de la actividad entre estrellas como esta y nuestro Sol. Es de esperar que observaciones adicionales como esta ayuden a restringir los modelos que pueden comenzar a explicar este fenómeno".
HPF, que fue diseñado y construido en Penn State y está instalado en el Telescopio Hobby-Eberly en el Observatorio McDonald en Texas, es uno de los pocos espectrógrafos astronómicos de alta resolución, infrarrojo cercano, capaz de detectar este tipo de señales desde pequeñas estrellas.
"Es importante tener en cuenta que detectamos el desplazamiento hacia el rojo en las líneas de helio junto con otras líneas de emisión que sugieren que están asociadas con un destello", dijo Suvrath Mahadevan, profesor de astronomía y astrofísica en Penn State, investigador principal de HPF y un autor del artículo.
"Sabemos que la estructura magnética de estas estrellas puede ser muy diferente a estrellas como nuestro sol, por lo que ver esta actividad análoga es emocionante y, con suerte, conducirá a una mejor comprensión del magnetismo y la actividad estelar".