Khoảng 8% ngôi sao khổng lồ đỏ được bao phủ bởi các khu vực tối; những ngôi sao này quay nhanh hơn những ngôi sao khác

Trong số các đặc điểm nổi bật nhất của Mặt trời là các vết đen mặt trời, các khu vực tương đối tối hơn so với phần còn lại của bề mặt, một số trong đó có thể nhìn thấy từ Trái đất ngay cả khi không phóng đại. Vô số những ngôi sao khác, giống như Mặt trời đang ở trong cuộc đời của chúng cũng bị bao phủ bởi các đốm. Mặt khác, ở những “người” khổng lồ đỏ đang trong giai đoạn tiến hóa của sự phát triển của sao, những điểm như vậy trước đây được coi là rất hiếm. Lý do cho sự khác biệt này có thể được tìm thấy sâu trong phần lõi của các ngôi sao. Trong một quy trình động lực, sự tác động lẫn nhau của dòng plasma dẫn điện và sự quay tròn tạo ra từ trường của một ngôi sao sau đó được rửa sạch lên bề mặt của nó. Ở một số nơi, từ trường đặc biệt mạnh ngăn không cho plasma nóng chảy lên trên. Những vùng này xuất hiện tối và tạo thành những ngôi sao.

Tiến sĩ Federico Spada của MPS, đồng tác giả của nghiên cứu mới giải thích: “Xoay và đối lưu là cả hai thành phần quan trọng cho sự hình thành từ trường bề mặt và sao biển. Các ngôi sao với các lớp đối lưu bên ngoài có khả năng tạo ra từ trường bề mặt thông qua hoạt động của động lực, nhưng chỉ khi ngôi sao quay đủ nhanh, hoạt động từ tính mới có thể phát hiện được”. Cho đến bây giờ, các nhà nghiên cứu đã cho rằng hầu như tất cả những người khổng lồ đỏ quay khá chậm quanh trục của chính họ. Rốt cuộc, các ngôi sao mở rộng đáng kể khi chúng phát triển thành những ngôi sao khổng lồ đỏ đến cuối đời. Kết quả là vòng quay của chúng chậm lại, giống như một vận động viên trượt băng nghệ thuật đang làm một chiếc thuyền với hai cánh tay vươn ra. Nghiên cứu mới do các nhà khoa học từ MPS và Đại học bang New Mexico (Hoa Kỳ) dẫn đầu đã vẽ nên một bức tranh khác.

Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm dữ liệu đo lường của khoảng 4500 người khổng lồ đỏ được ghi lại bởi kính viễn vọng không gian Kepler của NASA từ năm 2009 đến 2013 để tìm bằng chứng về các đốm. Những điểm như vậy làm giảm lượng ánh sáng mà một ngôi sao phát ra trong không gian. Vì chúng thường chỉ thay đổi một chút trong vài tháng, chúng dần dần xoay ra khỏi tầm nhìn của kính viễn vọng – và sau đó xuất hiện lại sau một thời gian. Điều này tạo ra sự dao động độ sáng thường xuyên.

Trong bước thứ hai, các nhà khoa học đã điều tra câu hỏi tại sao những ngôi sao khổng lồ đốm phát hiện nhanh như vậy. Làm thế nào để chúng tập hợp năng lượng cần thiết? Tiến sĩ Patrick Gaulme, tác giả chính của ấn phẩm cho biết: “Để trả lời câu hỏi này, chúng tôi phải xác định càng nhiều thuộc tính của các ngôi sao càng tốt và sau đó ghép lại một bức tranh tổng thể “. Chẳng hạn, tại Đài thiên văn Apache Point ở New Mexico (Mỹ), các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cách các bước sóng của ánh sao từ một số ngôi sao thay đổi theo thời gian. Điều này cho phép kết luận về chuyển động chính xác của họ. Nhóm nghiên cứu cũng đã xem xét sự dao động nhanh chóng của độ sáng, được đặt chồng lên những cái chậm hơn do các ngôi sao gây ra. Các dao động nhanh hơn là biểu hiện của sóng áp lực truyền qua bên trong của một ngôi sao lên bề mặt của nó.

Phân tích cho thấy khoảng 15% những ngôi sao khổng lồ được phát hiện thuộc về các hệ sao nhị phân gần gũi, thường được cấu thành từ một ngôi sao khổng lồ đỏ với một “người bạn” đồng hành nhỏ và ít đồ sộ. “Trong các hệ thống như vậy, tốc độ quay của cả hai ngôi sao đồng bộ hóa theo thời gian cho đến khi chúng xoay tròn giống như một cặp trượt băng nghệ thuật,” Gaulme nói. Ngôi sao khổng lồ đỏ chậm hơn do đó có được động lượng và quay nhanh hơn so với khi không có ngôi sao đồng hành.

Những ngôi sao khổng lồ đỏ khác với các ngôi sao, khoảng 85 phần trăm, đang ở một mình – nhưng chúng vẫn xoay rất nhanh. Những ngôi sao có khối lượng gần bằng với Mặt trời có thể hợp nhất với một ngôi sao hoặc hành tinh khác trong quá trình tiến hóa của chúng và do đó đạt được tốc độ. Những ngôi sao nặng hơn một chút, có khối lượng gấp hai đến ba lần Mặt trời, nhìn lại một sự phát triển khác. Vào thời hoàng kim của cuộc đời trước khi chúng trở thành ngôi sao khổng lồ đỏ, cấu trúc bên trong của chúng đã ngăn cản việc tạo ra một từ trường toàn cầu, dần dần mang các hạt ra khỏi ngôi sao. Không giống như các đối tác từ tính của chúng, do đó quay chậm hơn và chậm hơn theo thời gian, vòng quay của chúng có lẽ chưa bao giờ chậm lại đáng kể. Ngay cả khi là những ngôi sao khổng lồ đỏ, chúng vẫn xoay vòng gần như nhanh chóng khi còn trẻ.

“Tổng cộng, đằng sau đặc điểm quan sát chung mà một số ngôi sao khổng lồ đỏ có đốm, chúng tôi tìm thấy ba nhóm sao quay nhanh, mỗi nhóm có một lời giải thích rất khác nhau. Vì vậy, không có gì lạ khi hiện tượng này lan rộng hơn chúng ta nghĩ trước đây”. Gaulme nói.

Các nghiên cứu như nghiên cứu hiện nay đã làm sáng tỏ, trong số những thứ khác, về sự tiến hóa của sự quay và hoạt động từ tính trong các ngôi sao, và sự tương tác phức tạp của chúng, bao gồm cả tác động đến khả năng cư trú của các hệ hành tinh mà chúng có thể lưu trữ. Đây là một trong những mục tiêu chính của nhiệm vụ PLATO của ESA, dự kiến ​​sẽ ra mắt vào cuối năm 2026. “Chúng tôi mong muốn có nhiệm vụ PLATO trong không gian, với những quan sát dài hạn duy nhất của chúng tôi, chúng tôi sẽ có thể mở rộng nghiên cứu này sang nghiên cứu khác các khu vực của dải ngân hà, “Spada kết luận.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Trung tâm hàng không vũ trụ Đức (DLR) thuộc Trung tâm dữ liệu PLATO cấp 50OO1501.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện nghiên cứu hệ mặt trời Max Planck . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Patrick Gaulme, Jason Jackiewicz, Federico Spada, Drew Chojnowski, Benoît Mosser, Jean McKeever, Anne Hedlund, Mathieu Vrard, Mansour Benbakoura, Cilia Damiani. Người khổng lồ đỏ hoạt động: Đóng nhị phân so với công cụ quay nhanh đơn lẻ . Thiên văn học & Vật lý thiên văn , 2020; 639: A63 DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202037781