Pobliska gwiazda V889 Herculis obraca się najszybciej na szerokości około 40 stopni. Ten niekonwencjonalny profil rotacyjny stanowi wyzwanie dla ustalonych modeli gwiazd. Źródło: Jani Närhi, Uniwersytet Helsiński
Naukowcy z Uniwersytetu Helsińskiego odkryli, że gwiazda V889 Herculis obraca się w sposób odmienny od naszego Słońca.
Podczas gdy Słońce obraca się najszybciej na równiku, V889 Herculis obraca się najszybciej na szerokości około 40 stopni. To wyjątkowe odkrycie pomaga naukowcom lepiej zrozumieć złożoność działania gwiazd takich jak Słońce, szczególnie pod względem aktywności powierzchniowej, takiej jak plamy słoneczne i erupcje słoneczne.
Niezwykła rotacja gwiazd zaobserwowana w V889 Herculis
Słońce obraca się najszybciej na równiku, a tempo obrotu maleje na wyższych szerokościach geograficznych, stając się najwolniejsze w regionach polarnych. Jednak pobliska gwiazda podobna do Słońca V889 Herculis, oddalona o około 115 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Herkulesa, obraca się najszybciej na szerokości około 40 stopni, podczas gdy zarówno równik, jak i obszary polarne obracają się wolniej.
Podobnego profilu rotacji nie zaobserwowano dla żadnej innej gwiazdy. Wynik jest oszałamiający, ponieważ rotacja gwiazd została uznana za dobrze poznany podstawowy parametr fizyczny, ale takiego profilu rotacji nie przewidziano nawet w symulacjach komputerowych.
„Zastosowaliśmy nowo opracowaną technikę statystyczną do danych znanych gwiazd, które od lat badano na Uniwersytecie Helsińskim. Nie spodziewaliśmy się zobaczyć takich anomalii w rotacji gwiazd. Anomalie w profilu rotacyjnym V889 Herculis wskazują, że nasza wiedza na temat dynamiki gwiazd i dynama magnetycznego jest niewystarczająca” – wyjaśnia badacz Mikko Tuomi, który koordynował badania
Dynamika kuli plazmy
Docelowa gwiazda V889 Herculis jest bardzo podobna do młodego Słońca i opowiada historię o historii i ewolucji Słońca. Tuomi podkreśla, że zrozumienie astrofizyki gwiazd jest kluczowe, aby na przykład przewidzieć zjawiska na powierzchni Słońca wywołane aktywnością, takie jak plamy i erupcje.
Gwiazdy to struktury kuliste, w których materia znajduje się w stanie osocze, składający się z naładowanych cząstek. Są to obiekty dynamiczne, które wiszą w równowadze pomiędzy ciśnieniem wytwarzanym w reakcjach jądrowych w ich rdzeniach a własną grawitacją. W przeciwieństwie do wielu planet nie mają stałych powierzchni.
Rotacja gwiazd nie jest stała na wszystkich szerokościach geograficznych – jest to efekt znany jako rotacja różnicowa. Jest to spowodowane tym, że gorąca plazma unosi się do powierzchni gwiazdy w wyniku zjawiska zwanego konwekcją, co z kolei wpływa na lokalną prędkość rotacji. Dzieje się tak dlatego, że musi zostać zachowany moment pędu, a konwekcja zachodzi prostopadle do osi obrotu w pobliżu równika, podczas gdy jest równoległa do osi w pobliżu biegunów.
Jednakże wiele czynników, takich jak masa gwiazdy, wiek, skład chemiczny, okres rotacji i pole magnetyczne, ma wpływ na rotację i powoduje zmiany w różnicowych profilach rotacji.
Statystyczna metoda wyznaczania profilu rotacyjnego
Biorący udział w badaniach Thomas Hackman, docent astronomii, wyjaśnia, że Słońce jest jedyną gwiazdą, dla której możliwe było zbadanie profilu rotacji.
„Rotacja różnicowa gwiazd jest bardzo kluczowym czynnikiem wpływającym na aktywność magnetyczną gwiazd. Opracowana przez nas metoda otwiera nowe okno na wewnętrzne działanie innych gwiazd.”
Astronomowie z Wydziału Fizyki Cząstek i Astrofizyki Uniwersytetu Helsińskiego określili profil rotacyjny dwóch pobliskich młodych gwiazd, stosując nowe modelowanie statystyczne do obserwacji jasności na długich liniach bazowych. Modelowali okresowe zmiany w obserwacjach, uwzględniając różnice w pozornym ruchu plamek na różnych szerokościach geograficznych. Ruch plamki umożliwił następnie oszacowanie profilu rotacyjnego gwiazd.
Stwierdzono, że druga z docelowych gwiazd, LQ Hydrae w konstelacji Hydry, obraca się podobnie jak ciało sztywne — rotacja wydaje się niezmieniona od równika do biegunów, co wskazuje, że różnice są bardzo małe.
Obserwacje z Obserwatorium Fairborn
Naukowcy opierają swoje wyniki na obserwacjach docelowych gwiazd z obserwatorium Fairborn. Jasność gwiazd monitoruje się za pomocą automatycznych teleskopów od około 30 lat, co zapewnia wgląd w zachowanie gwiazd w długim okresie czasu.
Tuomi docenia pracę starszego astronoma Gregory’ego Henry’ego z Uniwersytetu Tennessee w Stanach Zjednoczonych, który kieruje kampanią obserwacyjną Fairborne.
„Przez wiele lat projekt Grega był niezwykle cenny w zrozumieniu zachowania pobliskich gwiazd. Niezależnie od tego, czy motywacją jest badanie rotacji i właściwości młodych, aktywnych gwiazd, czy też zrozumienie natury gwiazd z planetami, obserwacje z Obserwatorium Fairborn były absolutnie kluczowe. To niesamowite, że nawet w dobie wielkich obserwatoriów kosmicznych możemy uzyskać podstawowe informacje na temat astrofizyki gwiazd za pomocą małych 40-centymetrowych teleskopów naziemnych.
Docelowe gwiazdy V889 Herculis i LQ Hydrae to gwiazdy mające około 50 milionów lat, które pod wieloma względami przypominają młode Słońce. Obydwa zmieniają się bardzo szybko, a okresy rotacji trwają tylko około półtora dnia. Z tego powodu obserwacje jasności na długich liniach bazowych zawierają wiele cykli rotacyjnych. Gwiazdy wybrano na cele, ponieważ obserwowano je od dziesięcioleci i ponieważ obie były aktywnie badane na Uniwersytecie Helsińskim.
Odniesienie: „Charakterystyka rotacji różnicowej gwiazd w oparciu o statystyki największych plam z fotometrii naziemnej” autorstwa Mikko Tuomi, J. Jyri Lehtinen, W. Gregory Henry i Thomas Hackman, 26 lipca 2024 r., Astronomia i astrofizyka.
DOI: 10.1051/0004-6361/202449861
