Les scientifiques de l’Université Rice ont montré que les étoiles « froides » comme le soleil partagent des comportements de surface dynamiques qui influencent leurs environnements énergétiques et magnétiques. L’activité magnétique stellaire est la clé pour savoir si une étoile donnée peut héberger des planètes qui soutiennent la vie. Crédit : NASA
Les modèles de riz déduisent que les petites étoiles partagent une dynamique similaire à notre soleil, clé de l’habitabilité de la planète.
Les étoiles dispersées dans le cosmos semblent différentes, mais elles peuvent se ressembler plus qu’on ne le pensait, selon les chercheurs de l’Université Rice.
De nouveaux travaux de modélisation par les scientifiques de Rice montrent que les étoiles « froides » comme le soleil partagent les comportements de surface dynamiques qui influencent leurs environnements énergétiques et magnétiques. Cette activité magnétique stellaire est essentielle pour savoir si une étoile donnée héberge des planètes qui pourraient abriter la vie.
Les travaux de la chercheuse postdoctorale Rice Alison Farrish et des astrophysiciens David Alexander et Christopher Johns-Krull figurent dans une étude publiée dans Le Journal d’Astrophysique. La recherche relie la rotation des étoiles froides au comportement de leur flux magnétique de surface, qui à son tour entraîne la luminosité des rayons X coronaires de l’étoile, d’une manière qui pourrait aider à prédire comment l’activité magnétique affecte les exoplanètes de leurs systèmes.
L’étude fait suite à une autre menée par Farrish et Alexander qui a montré que le « temps » spatial d’une étoile peut rendre les planètes de leur « zone Boucle d’or » inhabitables.
“Toutes les étoiles ralentissent au cours de leur vie à mesure qu’elles perdent leur moment angulaire et deviennent moins actives en conséquence”, a déclaré Farrish. “Nous pensons que le soleil dans le passé était plus actif et cela pourrait avoir affecté la chimie atmosphérique de la Terre au début. Il est donc assez important de réfléchir à la façon dont les émissions d’énergie plus élevées des étoiles changent sur de longues périodes. exoplanète études.”
“Plus largement, nous prenons des modèles qui ont été développés pour le soleil et voyons à quel point ils s’adaptent aux étoiles”, a déclaré Johns-Krull.
Les chercheurs ont entrepris de modéliser à quoi ressemblent les étoiles lointaines sur la base des données limitées disponibles. Le spin et le flux de certaines étoiles ont été déterminés, ainsi que leur classification – les types F, G, K et M – qui ont donné des informations sur leurs tailles et leurs températures.
Ils ont comparé les propriétés du soleil, une étoile de type G, à travers son nombre de Rossby, une mesure de l’activité stellaire qui combine sa vitesse de rotation avec ses flux de fluides souterrains qui influencent la distribution du flux magnétique à la surface d’une étoile, avec ce qu’ils connaissait d’autres stars cool. Leurs modèles suggèrent que la « météo spatiale » de chaque étoile fonctionne à peu près de la même manière, influençant les conditions sur leurs planètes respectives.
“L’étude suggère que les étoiles – au moins les étoiles froides – ne sont pas trop dissemblables les unes des autres”, a déclaré Alexander. « De notre point de vue, le modèle d’Alison peut être appliqué sans crainte ni faveur lorsque nous regardons les exoplanètes autour des étoiles M, F ou K, ainsi, bien sûr, que d’autres étoiles G.
“Cela suggère également quelque chose de beaucoup plus intéressant pour la physique stellaire établie, à savoir que le processus par lequel un champ magnétique est généré peut être assez similaire dans toutes les étoiles froides. C’est un peu une surprise », a-t-il déclaré. Cela pourrait inclure des étoiles qui, contrairement au soleil, sont convectives jusqu’au cœur.
“Toutes les étoiles comme le soleil fusionnent de l’hydrogène et de l’hélium dans leur noyau et cette énergie est d’abord transportée par le rayonnement de photons vers la surface”, a déclaré Johns-Krull. « Mais il atteint une zone d’environ 60 % à 70 % de la distance qui est tout simplement trop opaque, il commence donc à subir de la convection. La matière chaude se déplace d’en bas, l’énergie rayonne et la matière plus froide retombe.
« Mais les étoiles avec moins d’un tiers de la masse du soleil n’ont pas de zone radiative ; ils sont convectifs partout », a-t-il déclaré. “Beaucoup d’idées sur la façon dont les étoiles génèrent un champ magnétique reposent sur l’existence d’une frontière entre les zones radiative et de convection, vous vous attendez donc à ce que les étoiles qui n’ont pas cette frontière se comportent différemment. Cet article montre qu’à bien des égards, ils se comportent comme le soleil, une fois que vous vous adaptez à leurs propres particularités.
Farrish, qui a récemment obtenu son doctorat à Rice et commence une mission de recherche postdoctorale à NasaGoddard Space Flight Center bientôt, a noté que le modèle ne s’applique qu’aux étoiles non saturées.
« À l’inverse, le soleil est dans le régime non saturé, où nous voyons une corrélation entre l’activité magnétique et l’émission énergétique », a-t-elle déclaré. “Cela se produit à un niveau d’activité plus modéré, et ces étoiles sont intéressantes car elles pourraient fournir des environnements plus hospitaliers pour les planètes.”
“L’essentiel est que les observations, qui couvrent quatre types spectraux comprenant à la fois des étoiles entièrement et partiellement convectives, peuvent être raisonnablement bien représentées par un modèle généré à partir du soleil”, a déclaré Alexander. “Cela renforce également l’idée que même si une étoile 30 fois plus active que le soleil n’est peut-être pas une étoile de classe G, elle est toujours capturée par l’analyse qu’Alison a faite”.
“Nous devons être clairs sur le fait que nous ne simulons aucune étoile ou système spécifique”, a-t-il déclaré. “Nous disons que statistiquement, le comportement magnétique d’une étoile M typique avec un nombre de Rossby typique se comporte de manière similaire à celui du soleil, ce qui nous permet d’évaluer son impact potentiel sur ses planètes.”
Un joker critique est celui d’une star cycle d’activité, qui ne peuvent être incorporés dans les modèles sans des années d’observation. (Le cycle du soleil est de 11 ans, comme en témoigne l’activité des taches solaires lorsque ses lignes de champ magnétique sont le plus déformées.)
Johns-Krull a déclaré que le modèle sera toujours utile à bien des égards. “L’un de mes domaines d’intérêt est l’étude des très jeunes étoiles, dont beaucoup sont, comme les étoiles de faible masse, entièrement convectives”, a-t-il déclaré. « Beaucoup d’entre eux sont entourés de disques et forment encore des planètes. La façon dont ils interagissent est médiée, pensons-nous, par le champ magnétique stellaire.
“Ainsi, le travail de modélisation d’Alison peut être utilisé pour en savoir plus sur la structure à grande échelle d’étoiles très magnétiquement actives, et cela peut ensuite nous permettre de tester quelques idées sur la façon dont ces jeunes étoiles et leurs disques interagissent.”
Référence : « Modeling Stellar Activity-rotation Relations in Unatured Cool Stars » par Alison O. Farrish, David Alexander, Christopher M. Johns-Krull et Minjing Li, 3 août 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac05c7
Minjing Li, étudiante de premier cycle invitée à l’Université des sciences et technologies de Chine, est co-auteur de l’article. Alexander est professeur de physique et d’astronomie et directeur du Rice Space Institute. Johns-Krull est professeur de physique et d’astronomie.
Une subvention INSPIRE de la National Science Foundation a soutenu la recherche.
