Gökbilimciler, genç yıldızların manyetik aktiviteleri hakkında şimdiye kadarki en kapsamlı çalışmayı yapıyorlar

Gökbilimciler, yıldızların gençken ne kadar manyetik olarak aktif olduklarına dair şimdiye kadarki en kapsamlı çalışmayı yaptılar. Bu, bilim adamlarına güneş gibi yıldızlardan gelen, ancak milyarlarca yıl daha genç X-ışınlarının, yörüngelerinde dönen gezegenlerin atmosferlerini nasıl kısmen veya tamamen buharlaştırabileceğine dair bir pencere sunuyor.

Pek çok yıldız, yaşamlarına “açık kümeler” halinde, birkaç bin üyeye kadar gevşek bir şekilde dizilmiş yıldız gruplarında başlar ve hepsi aşağı yukarı aynı zamanda oluşur. Bu, açık kümeleri yıldızların ve gezegenlerin evrimini araştıran gökbilimciler için değerli kılar, çünkü aynı ortamda dövülmüş benzer yaştaki birçok yıldızın çalışmasına izin verirler.

Penn Eyalet Üniversitesi’nden Konstantin Getman liderliğindeki bir gökbilimciler ekibi, yaşları 7 ila 25 milyon yıl arasında olan 10 farklı açık kümede 6.000’den fazla yıldız örneğini inceledi. Bu çalışmanın amaçlarından biri, güneşimiz gibi yıldızların manyetik aktivite seviyelerinin, oluştuktan sonraki ilk on milyonlarca yıl boyunca nasıl değiştiğini öğrenmekti. Getman ve meslektaşları, bu çalışma için NASA’nın Chandra X-ray Gözlemevi’ni kullandı çünkü manyetik alanlarla bağlantılı daha fazla aktiviteye sahip yıldızlar, X-ışınlarında daha parlaktır.

Takımın sonuçlarını açıklayan bir makale Ağustos sayısında yayınlandı. Astrofizik Dergisi ve çevrimiçi olarak mevcuttur. Makalenin ortak yazarları, Penn State Üniversitesi’nden Eric D. Feigelson ve Patrick S. Broos, Huntingdon X-ray Astronomi Enstitüsü’nden Gordon P. Garmire, Hertsfordshire Üniversitesi’nden Michael A. Kuhn, Ludwig-Maximilians-‘tan Thomas Preibisch’tir. Universitat ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Vladimir S. Airapetian.

Bu bileşik görüntü, Samanyolu galaksisinde Dünya’dan yaklaşık 8.300 ışıkyılı uzaklıkta bulunan 11 milyon yıllık NGC 3293 kümelerinden birini göstermektedir. Görüntü, Chandra’dan (mor) X ışınlarının yanı sıra ESA’nın Herschel Uzay Gözlemevi’nden (kırmızı) kızılötesi verileri, NASA’nın kullanımdan kaldırılmış Spitzer Uzay Teleskobu’ndan (mavi ve beyaz) daha uzun dalga boylu kızılötesi verileri ve MPG/ESO’dan optik verileri içerir. ESO’nun Şili’deki La Silla Gözlemevi’ndeki 2,2 metrelik teleskop kırmızı, beyaz ve mavi olarak görünüyor.

Araştırmacılar, hangi yıldızların açık kümelerde ve hangilerinin ön planda veya arka planda olduğunu belirlemek için, yıldızların aktivitesine ilişkin Chandra verilerini ESA’nın Gaia uydusundan (yeni bileşik görüntüde gösterilmeyen) verilerle birleştirdiler. Ekip, kümenin yaklaşık bin üyesini belirledi.

Açık kümeler için elde ettikleri sonuçları, 500.000 yaşındaki kadar genç yıldızlarla ilgili daha önce yayınlanmış Chandra çalışmaları ile birleştirdiler. Ekip, genç, güneş benzeri yıldızların X-ışını parlaklığının ilk birkaç milyon yıl boyunca kabaca sabit olduğunu ve ardından 7 ila 25 milyon yıl arasında azaldığını buldu. Bu düşüş, daha ağır yıldızlar için daha hızlı gerçekleşir.

Aktivitedeki bu düşüşü açıklamak için Getman’ın ekibi, astronomların güneşin iç kısmı ve güneş benzeri yıldızlar hakkındaki anlayışını kullandı. Bu tür yıldızlardaki manyetik alanlar, yıldızın dönüşünün yanı sıra konveksiyonu, yıldızın içindeki sıcak gazın yükselip alçalmasını içeren bir süreç olan bir dinamo tarafından üretilir.

NGC 3293 yaşı civarında, güneş benzeri yıldızların dinamoları, yaşlandıkça konveksiyon bölgeleri küçüldüğü için çok daha az verimli hale gelir. Kütleleri güneşten daha küçük olan yıldızlar için bu nispeten kademeli bir süreçtir. Daha büyük kütleli yıldızlar için, yıldızların konveksiyon bölgesi kaybolduğu için bir dinamo ölür.

Bir yıldızın ne kadar aktif olduğu, yeni oluşan tüm yıldızları çevreleyen gaz ve toz diskindeki gezegenlerin oluşum süreçlerini doğrudan etkiler. En gürültülü, manyetik olarak aktif genç yıldızlar, gezegenlerin büyümesini durdurarak hızla disklerini temizler.

X-ışınlarıyla ölçülen bu aktivite, disk kaybolduktan sonra ortaya çıkan gezegenlerin potansiyel yaşanabilirliğini de etkiler. Chandra verilerindeki birçok NGC 3293 yıldızında olduğu gibi bir yıldız son derece aktifse, bilim adamları onun sistemindeki gezegenleri enerjik X-ışınları ve morötesi ışıkla patlatacağını tahmin ediyor. Bazı durumlarda, bu yüksek enerji barajı, Dünya büyüklüğündeki kayalık bir gezegenin orijinal, hidrojen açısından zengin atmosferinin çoğunu birkaç milyon yıl içinde buharlaşma yoluyla kaybetmesine neden olabilir. Manyetik alan tarafından korunmadığı sürece daha sonra oluşan karbondioksit açısından zengin bir atmosferi de ortadan kaldırabilir. Gezegenimiz, Dünya için böyle bir sonucu önleyen kendi manyetik alanına sahiptir.