Büyük dev yıldız Zeta Ophiuchi’nin yıldızlararası toz bulutunda yarattığı şok dalgasının (kırmızı yay) kızılötesi görüntüsü. Güneş benzeri ana dizi yıldızlarının zayıf rüzgarlarını gözlemlemek çok daha zordur. Katkıda bulunanlar: NASA/JPL-Caltech; NASA ve Hubble Miras Ekibi (STScI/AURA); CR O’Dell, Vanderbilt Üniversitesi
Astrofizikçiler Yıldız Rüzgarları Yoluyla Yıldızların Kütle Kaybını Ölçüyor
Viyana Üniversitesi’nden bir araştırmacının liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, ilk kez, astrosferlerinden gelen X-ışını emisyonunu kaydederek Güneş benzeri üç yıldızdan gelen yıldız rüzgarlarını doğrudan tespit etti ve yıldızların kütle kaybı oranına kısıtlamalar getirdi. yıldız rüzgarları aracılığıyla. Çalışma şu tarihte yayınlandı: Doğa Astronomi.
Güneş sistemimizi çevreleyen heliosferin yıldız analogları olan astrosferler çok sıcaktır plazma yıldız rüzgarları tarafından gaz ve tozla dolu bir alan olan yıldızlararası ortama üflenen kabarcıklar. Güneş’e benzer düşük kütleli yıldızların yıldız rüzgarlarının incelenmesi, yıldızların ve gezegenlerin evrimini ve nihayetinde kendi yıldızımızın ve güneş sistemimizin tarihini ve geleceğini anlamamızı sağlar. Yıldız rüzgarları, gezegen atmosferlerini uzaya buharlaştıran ve dolayısıyla atmosferik kütle kaybına yol açan birçok süreci harekete geçirir.
Gezegenlerin bir saatten, hatta bir yıldan fazla kaçış oranları çok küçük olmasına rağmen, uzun jeolojik dönemler boyunca faaliyet gösterirler. Kayıplar birikir ve bir gezegenin yaşanabilir bir dünyaya veya havasız bir kayaya dönüşmesi için belirleyici bir faktör olabilir. Hem yıldızların hem de gezegenlerin evrimi açısından önem taşımalarına rağmen, Güneş benzeri yıldızların rüzgarlarını sınırlamak oldukça zordur. Esas olarak proton ve elektronlardan oluşan bu yapılar, aynı zamanda az miktarda daha ağır, yüksek yüklü iyonlar (örn. oksijen, karbon) içerir. Yıldızın etrafındaki yıldızlararası ortamın nötrlerinden elektronları yakalayarak X ışınları yayan bu iyonlardır.
Astrosferlerden Gelen X-ışını Emisyonu Tespit Edildi
Viyana Üniversitesi Astrofizik Bölümü Kıdemli Bilim Adamı Kristina Kislyakova liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, ilk kez ana dizi yıldızları olarak adlandırılan üç güneş benzeri yıldızın etrafındaki astrosferlerden X-ışını emisyonunu tespit etti. Yaşamlarının baharındaki yıldızlardır ve bu tür rüzgarları ilk kez doğrudan kaydederek, yıldız rüzgarları aracılığıyla yıldızların kütle kaybı oranına kısıtlama getirmelerine olanak tanımıştır.
XMM-Newton uzay teleskopu ile yapılan gözlemlere dayanan bu sonuçlar şu anda Doğa Astronomi. Araştırmacılar, XMM-Newton ile oksijen iyonlarının spektral parmak izlerini (spektral çizgiler olarak adlandırılan) gözlemlediler ve oksijen miktarını ve sonuçta yıldızlar tarafından yayılan yıldız rüzgarının toplam kütlesini belirleyebildiler. Araştırmacılar, astrosferleri tespit edilen 70 Ophiuchi, epsilon Eridani ve 61 Cygni adlı üç yıldız için kütle kaybı oranlarının sırasıyla güneş kütle kaybı oranının 66,5±11,1, 15,6±4,4 ve 9,6±4,1 katı olduğunu tahmin ettiler. Bu, bu yıldızlardan gelen rüzgarların güneş rüzgarından çok daha güçlü olduğu anlamına gelir ve bu, bu yıldızların daha güçlü manyetik aktivitesiyle açıklanabilir.
70 Ophiuchi yıldızının (solda) XMM-Newton X-ışını görüntüsü ve yıldızı çevreleyen bölgeden (“Annulus”) gelen X-ışını emisyonu, X-ışını fotonlarının (sağda) enerjisi üzerindeki bir spektrumda temsil edilir. Emisyonun büyük kısmı yıldızın kendisinden gelen ancak gözlem teleskopu içinde ve kamera boyunca dağılmış X-ışını fotonlarından oluşur (mavi çizgiyle gösterilen modelle yaklaşık olarak tahmin edilmiştir), ancak oksijen K-alfa çizgisi çevresinde önemli bir katkı vardır. yıldızdan ziyade genişleyen astrosferden kaynaklanan 0,56 keV’lik bir enerji (bu katkı kırmızı modele dahil edilmiştir). Kredi bilgileri: Kislyakova ve ark. Doğa Astronomisi, 10.1038/s41550-024-02222-x, 2024
Araştırmanın baş yazarı Kristina Kislyakova, “Güneş sisteminde, gezegenlerden, kuyruklu yıldızlardan ve heliosferden güneş rüzgarı yük alışverişi emisyonu gözlemlendi ve güneş rüzgarının bileşimini incelemek için doğal bir laboratuvar sağlıyor” diye açıklıyor. “Uzak yıldızlardan gelen bu emisyonu gözlemlemek, sinyalin zayıflığından dolayı çok daha zordur. Buna ek olarak, yıldızlara olan uzaklık, astrosfer tarafından yayılan sinyalin, bir kısmı yıldızın görüş alanı boyunca “yayılan” yıldızın kendisinin gerçek X-ışını emisyonundan ayrıştırılmasını çok zorlaştırmaktadır. enstrümantal efektler nedeniyle teleskop.
“Emisyona yıldızsal ve astrosferik katkıları ayrıştırmak için yeni bir algoritma geliştirdik ve yıldız rüzgarı oksijen iyonlarından ve üç ana dizi yıldızının çevresindeki nötr yıldızlararası ortamdan kaynaklanan yük değişim sinyallerini tespit ettik. Bu, bu tür yıldızların astrosferlerinden gelen X-ışını yük alışverişi emisyonunun ilk kez tespit edilmesi oldu. Tahmini kütle kaybı oranlarımız, yıldız rüzgarı modelleri için bir referans noktası olarak kullanılabilir ve Güneş benzeri yıldızların rüzgarlarına ilişkin sınırlı gözlemsel kanıtlarımızı genişletebilir.”
Gelecek Beklentileri ve Teknolojik Gelişmeler
Viyana Üniversitesi’nden ortak yazar Manuel Güdel şunları ekliyor: “Güneş benzeri yıldızların etrafında rüzgarların varlığını kanıtlamak ve güçlerini ölçmek için otuz yılı aşkın bir süredir dünya çapında çabalar var, ancak şu ana kadar yalnızca dolaylı kanıtlara dayalı yıldız veya çevresi üzerindeki ikincil etkileri bu tür rüzgarların varlığına işaret ediyordu; Grubumuz daha önce rüzgarlardan gelen radyo emisyonunu tespit etmeye çalışmıştı ancak rüzgarları tespit edemeden rüzgar kuvvetlerine yalnızca üst sınırlar koyabildi. Yeni X-ışını tabanlı sonuçlarımız, bu rüzgarları doğrudan bulmanın, hatta görüntülemenin ve çevredeki gezegenlerle etkileşimlerini incelemenin yolunu açıyor.”
“Gelecekte, X-ışınlarında yıldız rüzgarlarının doğrudan tespit edilmesine yönelik bu yöntem, Avrupa Athena misyonunun X-IFU spektrometresi gibi gelecekteki yüksek çözünürlüklü cihazlar sayesinde kolaylaşacaktır. X-IFU’nun yüksek spektral çözünürlüğü, XMM’nin CCD çözünürlüğüyle ayırt edilmesi zor olan oksijen hatlarının (ve diğer soluk hatların) daha ince yapısını ve emisyon oranını çözecek ve emisyon mekanizması üzerinde ek kısıtlamalar sağlayacaktır; yıldızlardan gelen termal emisyon veya astrosferlerden gelen termal olmayan yük değişimi. – çalışmanın ortak yazarlarından CNRS araştırmacısı Dimitra Koutroumpa şöyle açıklıyor:
Referans: KG Kislyakova, M. Güdel, D. Koutroumpa, JA Carter, CM Lisse ve S. Boro Saikia, 12 Nisan 2024, “Üç ana dizi yıldızının etrafındaki astrosferlerin X-ışını tespiti ve bunların kütle kaybı oranları”, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02222-x