Los astrónomos han realizado el estudio más completo hasta la fecha sobre la actividad de las estrellas magnéticas cuando son jóvenes.
Esto les da a los científicos una ventana a cómo los rayos X de estrellas como el Sol, pero miles de millones de años más jóvenes, pueden vaporizar parcial o completamente las atmósferas de los planetas que orbitan.
Muchas estrellas comienzan su vida en «cúmulos abiertos», que son grupos sueltos de estrellas con unos pocos miles de miembros, todos los cuales se formaron aproximadamente al mismo tiempo. Esto hace que los cúmulos abiertos sean valiosos para los astrónomos que investigan la evolución de estrellas y planetas, ya que permiten el estudio de muchas estrellas de edades similares que se formaron en el mismo entorno.
Un equipo de astrónomos dirigido por Konstantin Gettman de la Universidad de Penn State estudió una muestra de más de 6.000 estrellas en 10 cúmulos abiertos diferentes con edades que oscilan entre los 7 y los 25 millones de años. Uno de los objetivos de este estudio era averiguar cómo cambiaron los niveles de actividad magnética de estrellas como nuestro sol durante las primeras decenas de millones de años después de su formación. Gutman y sus colegas utilizaron el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA en este estudio porque las estrellas que tienen más actividad asociada con los campos magnéticos son más brillantes en los rayos X.
Esta imagen compuesta muestra uno de esos cúmulos, NGC 3293, que tiene 11 millones de años y se encuentra a unos 8.300 años luz de la Tierra en la Vía Láctea. La imagen contiene rayos X de Chandra (púrpura), así como datos infrarrojos del Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea (rojo), datos infrarrojos de longitud de onda más larga del Telescopio Espacial Spitzer retirado de la NASA (azul y blanco) y datos ópticos del Telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en el Observatorio La Silla de la Agencia Espacial Europea en Chile mostrado en rojo, blanco y azul.
Los investigadores combinaron los datos de Chandra sobre la actividad estelar con datos del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, que no se muestran en la nueva imagen compuesta, para determinar qué estrellas están en los cúmulos abiertos y cuáles están en primer plano o en segundo plano. El equipo identificó a casi mil miembros en el grupo.
Combinaron sus hallazgos para cúmulos abiertos con estudios de Chandra publicados anteriormente de estrellas de solo 500.000 años. El equipo descubrió que el brillo de rayos X de las estrellas jóvenes similares al Sol es más o menos constante durante los primeros millones de años, luego disminuye de los 7 a los 25 millones de años. Este declive ocurre más rápidamente para las estrellas masivas.
Para explicar esta disminución de la actividad, el equipo de Getman utilizó la comprensión de los astrónomos sobre el interior del sol y las estrellas similares al sol. Los campos magnéticos en tales estrellas son generados por una dínamo, un proceso que incluye la rotación de la estrella así como la convección, el ascenso y descenso del gas caliente en el interior de la estrella.
Alrededor de la edad de NGC 3293, la dínamo de las estrellas similares al Sol se vuelve menos eficiente porque sus zonas de convección se hacen más pequeñas con la edad. Para estrellas con masas más pequeñas que la del Sol, este es un proceso relativamente gradual. Para estrellas más masivas, la dínamo muere porque desaparece la región convectiva de las estrellas.
El alcance de la actividad de una estrella afecta directamente los procesos de formación de planetas en el disco de gas y polvo que rodea a todas las estrellas jóvenes. Las estrellas jóvenes más ruidosas y magnéticamente activas eliminan rápidamente sus discos, deteniendo el crecimiento planetario.
Esta actividad, medida en rayos X, también influye en la habitabilidad potencial de los planetas que emergen tras la desaparición del disco. Si la estrella es muy activa, como es el caso de muchas de las estrellas de NGC 3293 en los datos de Chandra, los científicos esperan que estalle los planetas en su sistema con rayos X energéticos y luz ultravioleta. En algunos casos, esta lluvia de alta energía podría causar que un planeta rocoso del tamaño de la Tierra pierda gran parte de su atmósfera rica en hidrógeno original a través de la evaporación dentro de unos pocos millones de años. También puede eliminar la atmósfera rica en dióxido de carbono que se forma más tarde, a menos que esté protegida por un campo magnético. Nuestro planeta tiene su propio campo magnético, lo que impidió tal resultado para la Tierra.
Un artículo que describe estos hallazgos se publicó en la edición de agosto de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Los coautores del artículo son Eric D. Vigelson y Patrick S. Bruce de la Universidad Estatal de Penn, Gordon B. Jarmeyer del Instituto Huntingdon de Astronomía de Rayos X, Michael A. Cohn de la Universidad de Hertsfordshire, Thomas Prebisch de la Universidad Ludwig Maximilian y Vladimir S. Airapetian del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
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