Fisica alla base del comportamento insolito delle super esplosioni stellari scoperta.

6 dicembre 2023

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da University of Hawaii at Manoa

Il nostro sole produce attivamente brillamenti solari che possono influenzare la Terra, con i brillamenti più intensi che possono causare black-out e interruzioni delle comunicazioni, potenzialmente su scala globale. Sebbene i brillamenti solari possano essere potenti, sono insignificanti rispetto ai migliaia di "super brillamenti" osservati dalla missione Kepler e TESS della NASA. I "super brillamenti" sono prodotti da stelle che sono 100-10.000 volte più luminose di quelle presenti sul sole.

Si ritiene che la fisica sia la stessa tra i brillamenti solari e i super brillamenti: una repentina liberazione di energia magnetica. Le stelle che emettono super brillamenti hanno campi magnetici più forti e quindi brillamenti più luminosi, ma alcune mostrano un comportamento insolito: un miglioramento iniziale della luminosità di breve durata, seguito da un brillamento secondario di durata più lunga ma meno intenso.

Un team guidato da Kai Yang, ricercatore post-dottorato presso l'Istituto di Astronomia dell'Università delle Hawaii, e dal professor Xudong Sun ha sviluppato un modello per spiegare questo fenomeno, pubblicato oggi su The Astrophysical Journal.

"Applicando ciò che abbiamo imparato sul sole ad altre stelle più fredde, siamo stati in grado di identificare la fisica che genera questi brillamenti, anche se non li avremmo mai potuti osservare direttamente", ha detto Yang. "La variazione della luminosità di queste stelle nel tempo ci ha in realtà aiutato a 'vedere' questi brillamenti che sono troppo piccoli per essere osservati direttamente".

Un video di una loop coronale sul sole dal Solar Dynamics Observatory, che mostra il fenomeno della "pioggia coronale". Credit: University of Hawaii at Manoa

Si pensava che la luce visibile in questi brillamenti provenisse solo dai livelli inferiori dell'atmosfera di una stella. Particelle energizzate dalla riconnessione magnetica precipitano dalla corona calda e tenue (strato esterno di una stella) e riscaldano questi strati.

Lavori recenti hanno ipotizzato che l'emissione dalle loop coronali - plasma caldo intrappolato dal campo magnetico del sole - potrebbe essere rilevabile anche per le stelle che emettono super brillamenti, ma la densità in queste loop dovrebbe essere estremamente alta. Purtroppo, gli astronomi non avevano modo di testare ciò, poiché non c'è modo di osservare queste loop sulle stelle diverse dal nostro sole.

Altri astronomi, utilizzando dati dai telescopi Kepler e TESS, hanno individuato stelle con una curva di luce peculiare, simile a un "picco-bump" celeste, un salto di luminosità. Si scopre che questa curva di luce presenta somiglianze con un fenomeno solare in cui segue un secondo picco più graduale.

"Queste curve di luce ci hanno ricordato un fenomeno che abbiamo osservato sul sole, chiamato brillamenti di fase tardiva solari", ha detto Sun.

I ricercatori si sono chiesti: "Potrebbe lo stesso processo - loop stellari energetici e di grandi dimensioni - produrre simili miglioramenti della luminosità in fase tardiva nella luce visibile?"

Yang ha affrontato questa domanda adattando simulazioni dinamiche che erano state spesso utilizzate per simulare le loop dei brillamenti solari e aumentando la lunghezza del loop e l'energia magnetica. Ha scoperto che l'input di energia del brillamento di grande entità pompa massa significativa nelle loop, il che porta a un'alta densità e a un'emissione di luce visibile intensa, proprio come previsto.

Questi studi hanno rivelato che vediamo solo questo tipo di luminosità brillante quando il gas super caldo si raffredda nella parte più alta del loop. A causa della gravità, questo materiale luminoso cade, creando quello che chiamiamo "pioggia coronale", che vediamo spesso sul sole. Ciò dà al team la certezza che il modello debba essere realistico.

Informazioni sulla rivista: Astrophysical Journal

Fornito da: University of Hawaii at Manoa