Zgodnie z badaniami przedstawionymi w tym miesiącu na 241. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, astronomowie opracowali potężną technikę identyfikowania plam gwiezdnych.

Nasze słońce jest czasami usiane plamami słonecznymi, chłodnymi ciemnymi obszarami na powierzchni gwiazdy, generowanymi przez silne pola magnetyczne, które tłumią ruchy wirowe i utrudniają swobodną ucieczkę światła. Na innych gwiazdach zjawiska te nazywane są plamami gwiezdnymi, powiedziała Lyra Cao, główna autorka badań i absolwentka astronomii na Uniwersytecie Stanowym Ohio.

„Nasze badanie jest pierwszym, które precyzyjnie scharakteryzowało plamistość gwiazd i wykorzystało je do bezpośredniego przetestowania teorii gwiezdnego magnetyzmu” – powiedział Cao. „Ta technika jest tak precyzyjna i ma szerokie zastosowanie, że może stać się potężnym nowym narzędziem w badaniu fizyki gwiazd”.

Zastosowanie tej techniki wkrótce pozwoli Cao i jej współpracownikom opublikować katalog pomiarów plam gwiazdowych i pola magnetycznego dla ponad 700 000 gwiazd – zwiększając liczbę tych pomiarów dostępnych dla naukowców o trzy rzędy wielkości.

Odkąd plamy słoneczne zostały odkryte po raz pierwszy w XVII wieku, naukowcy zwykle wykrywali oznaki gwiezdnego magnetyzmu pośrednio, patrząc na gwiazdy przez różne filtry lub wykrywając modulację plam na krzywej blasku gwiazdy. Ale analizując starsze widma w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości z Sloan Digital Sky Survey, Cao był w stanie opracować technikę identyfikacji plam gwiezdnych w 240 gwiazdach z dwóch otwartych gromad gwiazd, Plejad i M67.

Badanie wykazało, że precyzyjne pomiary plam gwiazdowych to potężna nowa klasa danych, która może pomóc naukowcom zrozumieć, jak działają gwiezdne pola magnetyczne. Dzięki precyzji techniki Cao był również w stanie zobaczyć, jak wiek i rotacja wpłynęły na pola magnetyczne tych gwiazd.

„Czasał się na widoku: w widmie znajdował się chłodniejszy składnik odpowiadający plamie gwiazdowej, który był widoczny tylko w podczerwieni” – powiedział Cao.

Jak się okazuje, młodsze gwiazdy mogą być otoczone gwiezdnymi plamami – niektóre z nich są bardziej „plamiste” niż gwiazdy, a 80% ich powierzchni jest pokrytych. Podczas swoich badań Cao zdała sobie sprawę, że te większe chłodniejsze obszary mogą blokować tak dużo światła, że ​​może to mieć wymierny wpływ na te gwiazdy. Powiedziała, że ​​ponieważ światło musi w końcu uciec, gwiazda kompensuje to rozszerzając się i ochładzając na tyle, aby udostępnić więcej powierzchni dla promieniowania.

Naukowcy odkryli również, że poleganie na klasycznych metodach szacowania temperatur tych gwiazd może być błędne o ponad 100 stopni. Ponieważ naukowcy często polegają na temperaturze gwiazdy, próbując oszacować jej rozmiar, astronomowie mogą błędnie założyć, że promień gwiazdy jest mniejszy niż w rzeczywistości.

„Kiedy tak się dzieje, zaczynasz dostrzegać duże zmiany w strukturze gwiazd, co może również zakłócić inne ważne pomiary astronomiczne” – powiedział Cao. Ponieważ naukowcy wykorzystują parametry gwiazd, aby zrozumieć nasze sąsiedztwo słoneczne i galaktykę, a czasami rozmiary i perspektywy zamieszkania pobliskich egzoplanet, ta metoda może radykalnie poprawić zdolność naukowców do testowania innych teorii naukowych.

Ponadto naukowcy odkryli klasę gwiazd, które są zbyt aktywne, aby standardowe teorie mogły je wyjaśnić w gromadzie Plejad. Według Cao, gwiazdy te są nie tylko magnetyczne i pełne plam, ale także przepełnione promieniowaniem UV i rentgenowskim.

„Nie chciałbyś mieszkać w pobliżu tych gwiazd” – powiedział Cao. „Jednak zrozumienie, dlaczego te gwiazdy są tak aktywne, może zmienić nasze modele i kryteria dotyczące życia na egzoplanetach”. Dalsze badania tych niezwykłych gwiazd mogą być kluczem do zrozumienia, dlaczego gwiazdy o małej masie są tak aktywne, zauważają badacze.

„Dzięki temu nowemu zestawowi danych możemy bezpośrednio badać ewolucję magnetyzmu gwiazdowego w setkach tysięcy gwiazd, więc spodziewamy się, że pomoże to w zdobyciu kluczowych informacji w naszym rozumieniu gwiazd i planet” – powiedział Cao.

Wyniki badań są publikowane w czasopiśmie Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.