Física detrás del comportamiento inusual de las superllamaradas de las estrellas descubierta.

6 de diciembre de 2023

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por la Universidad de Hawái en Manoa

Nuestro sol produce activamente llamaradas solares que pueden afectar la Tierra, siendo las llamaradas más fuertes capaces de causar apagones y interrumpir las comunicaciones, potencialmente a escala global. Aunque las llamaradas solares pueden ser poderosas, son insignificantes en comparación con las miles de 'superllamaradas' observadas por las misiones Kepler y TESS de la NASA. Las 'superllamaradas' son producidas por estrellas que son de 100 a 10,000 veces más brillantes que las del sol.

Se cree que la física es la misma entre las llamaradas solares y las superllamaradas: una liberación repentina de energía magnética. Las estrellas que tienen superllamaradas tienen campos magnéticos más fuertes y, por lo tanto, llamaradas más brillantes, pero algunas muestran un comportamiento inusual: un aumento de brillo inicial de corta duración, seguido de una segunda llamarada de mayor duración pero menos intensa.

Un equipo liderado por el investigador postdoctoral del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái, Kai Yang, y el profesor asociado Xudong Sun, desarrolló un modelo para explicar este fenómeno, que se publicó hoy en The Astrophysical Journal.

'Aplicando lo que hemos aprendido sobre el sol a otras estrellas más frías, pudimos identificar la física que impulsa estas llamaradas, aunque no pudimos verlas directamente', dijo Yang. 'El cambio de brillo de estas estrellas a lo largo del tiempo realmente nos ayudó a 'ver' estas llamaradas que son demasiado pequeñas para observar directamente'.

Un video de un bucle coronal en el sol del Observatorio de Dinámica Solar, mostrando el fenómeno de 'lluvia coronal'. Crédito: Universidad de Hawái en Manoa

Se pensaba que la luz visible en estas llamaradas solo provenía de las capas inferiores de la atmósfera de una estrella. Partículas energizadas por la reconexión magnética caen desde la corona caliente y tenue (capa externa de una estrella) y calientan estas capas.

Trabajos recientes han planteado la hipótesis de que la emisión de los bucles coronales, plasma caliente atrapado por el campo magnético del sol, también podría ser detectable en las estrellas con superllamaradas, pero la densidad en estos bucles tendría que ser extremadamente alta. Desafortunadamente, los astrónomos no tenían forma de probar esto, ya que no hay forma de ver estos bucles en estrellas que no sean nuestro propio sol.

Otros astrónomos, utilizando datos de los telescopios Kepler y TESS, detectaron estrellas con una curva de luz peculiar, similar a un 'pico-bulto' celestial, un salto en el brillo. Resulta que esta curva de luz se asemeja a un fenómeno solar donde le sigue un segundo pico más gradual.

'Estas curvas de luz nos recordaron a un fenómeno que hemos visto en el sol, llamado llamaradas tardías solares', dijo Sun.

Los investigadores se preguntaron: '¿Podría el mismo proceso, bucles estelares grandes y energizados, producir aumentos similares de brillo en la fase tardía en luz visible?'

Yang abordó esta pregunta adaptando simulaciones de fluidos que se han utilizado con frecuencia para simular bucles de llamaradas solares, y escalando la longitud del bucle y la energía magnética. Descubrió que la gran cantidad de energía de la llamarada bombea una masa significativa en los bucles, lo que resulta en una emisión densa y brillante de luz visible, tal como se predijo.

Estos estudios revelaron que solo vemos ese aumento de brillo 'pico' cuando el gas supercaliente se enfría en la parte más alta del bucle. Debido a la gravedad, este material brillante luego cae, creando lo que llamamos 'lluvia coronal', que a menudo vemos en el sol. Esto le da al equipo confianza de que el modelo debe ser realista.

Información de la revista: Astrophysical Journal

Proporcionado por Universidad de Hawái en Manoa