Odkryto fizykę stojącą za niezwykłym zachowaniem super rozbłysków gwiazdowych
Na Słońcu regularnie występują rozbłyski, które mogą mieć wpływ na Ziemię. Jednak w porównaniu z „super rozbłyskami” zaobserwowanymi przez misje kosmiczne wydają się one mało istotne.
Pętle koronalne obserwowane przez sondę NASA Transition Region And Coronal Explorer (TRACE). Źródło: NASA/TRACE
Na Słońcu regularnie występują rozbłyski, które mogą mieć wpływ na Ziemię. Najpotężniejsze z nich mogą zakłócać dostawę prądu i komunikację na całym świecie. Jednak w porównaniu z „super rozbłyskami” zaobserwowanymi przez misje Kepler i TESS, te ze Słońca wydają się mało istotne. „Super rozbłyski” są emitowane przez inne gwiazdy i mogą być nawet 100 do 10 000 razy jaśniejsze od naszego Słońca.
Uważa się, że fizyka rozbłysków słonecznych i „super rozbłysków” jest taka sama: wybuch energii magnetycznej. „Super rozbłyski” charakteryzują się silniejszymi polami magnetycznymi, co sprawia, że są jaśniejsze. Niektóre z nich wykazują jednak nietypowe zachowanie, polegające na nagłym, krótkotrwałym wzroście jasności, po którym następuje dłuższy, ale mniej intensywny rozbłysk. Grupa naukowców opracowała model wyjaśniający to zjawisko, który został opublikowany 6 grudnia 2023 roku w czasopiśmie The Astrophysical Journal.
"Korzystając z wiedzy zdobytej na temat Słońca i stosując ją do innych, chłodniejszych gwiazd, udało nam się zidentyfikować mechanizmy generujące te rozbłyski, nawet jeśli nie mogliśmy ich bezpośrednio obserwować" – powiedział Kai Yang, profesor nadzwyczajny z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego. "Zmiany jasności tych gwiazd pomogły nam „dostrzec” te rozbłyski, które w rzeczywistości są zbyt małe, by móc je obserwować bezpośrednio."
Krzywe blasku
Uważano, że światło widzialne w tych rozbłyskach pochodzi tylko z dolnych warstw atmosfery gwiazdy. Cząstki naenergetyzowane przez rekoneksję magnetyczną spadają z gorącej, rozrzedzonej korony (zewnętrznej warstwy gwiazdy) i ogrzewają te warstwy. Ostatnie prace sugerowały, że emisja z pętli koronalnych – gorącej plazmy uwięzionej przez pole magnetyczne Słońca – może być również wykrywalna w przypadku gwiazd z super rozbłyskami, ale gęstość w tych pętlach musiałaby być niezwykle wysoka. Niestety, astronomowie nie mieli możliwości sprawdzenia tej hipotezy, ponieważ nie ma możliwości zaobserwowania takich pętli na gwiazdach innych niż nasze Słońce.
Inni astronomowie, wykorzystując dane z teleskopów Keplera i TESS, zauważyli gwiazdy z osobliwą krzywą blasku – podobną do piku. Okazuje się, że ta krzywa blasku przypomina zjawisko słoneczne, w którym drugi, bardziej stopniowy szczyt następuje po początkowym rozbłysku.
Te krzywe blasku przypominają nam zjawisko, które widzieliśmy na Słońcu, zwane rozbłyskami słonecznymi w później fazie – powiedział Xudong Sun, profesor nadzwyczajny z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego.
Wytwarzanie podobnej jasności w późniejszej fazie
Naukowcy zadali sobie pytanie: Czy ten sam proces – duże pętle gwiazdowe zasilane energią – może powodować podobne zwiększenie jasności w późnej fazie w świetle widzialnym?
Yang rozwiązał to zagadnienie, modyfikując symulacje płynów, które są powszechnie stosowane do przeprowadzania symulacji pętli rozbłysków słonecznych, oraz zwiększając długość pętli i energię magnetyczną. Okazało się, że duża energia rozbłysku przyczynia się do znacznego nagromadzenia masy w pętli, co prowadzi do intensywnej i jasnej emisji światła widzialnego, zgodnie z przewidywaniami.
Badania potwierdziły, że takie „uderzenia” rozbłysków światła obserwujemy tylko wtedy, gdy super gorący gaz ochładza się w najwyższej części pętli. Następnie, dzięki grawitacji, ta świecąca materia opada, tworząc to, co nazywamy „deszczem koronalnym”, który często obserwujemy na Słońcu. Te obserwacje dają zespołowi pewność, że ich model musi być realistyczny.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
