Активность пятен XX Треугольника указывает на хаотическое динамо

Кадр из фильмов, показывающих одновременно поверхность XX Треугольников в четырех проекционных стилях (верхний ряд слева направо: проекция Меркатора, Айтоффа и проекция на полюсе; нижний ряд: сферическая проекция в четырех различных фазах вращения, разделенных 90 градусами). Каждый фильм длится 3 минуты, доступен в публикации. Автор: HUN-REN CSFK/Zs. Kővári, MOME/Á. Radványi, AIP/K. Strassmeier

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи из Института астрофизики имени Лейбница в Потсдаме (AIP) и Исследовательского центра астрономии и наук о Земле HUN-REN (HUN-REN CSFK) реконструировали временные изменения в распределении пятен на поверхности красного гиганта XX Треугольника. Исследование основано на уникальной серии спектроскопических наблюдений, проведенных роботизированной обсерваторией STELLA в течение 16 лет.

«Солнечные пятна — наиболее известные проявления солнечной магнитной активности, которые, наряду со многими другими явлениями, такими как солнечные вспышки или солнечный цикл, можно связать с механизмом динамо, работающим внутри Солнца», — объясняет доктор Жолт Ковари, научный консультант обсерватории Конколи HUN-REN CSFK и член исследовательской группы.

«Звездные пятна — это явления, похожие на солнечные пятна, но на поверхности далеких звезд. Однако обычно мы не можем наблюдать поверхность звезд напрямую. Поэтому мы применили к данным XX Tri косвенный томографический метод, называемый доплеровской визуализацией»,

«Большие амплитудные изменения яркости красного гиганта XX Tri наблюдались и раньше, поэтому было также известно, что эти изменения вызваны темными пятнами, которые появляются и исчезают из поля зрения по мере того, как звезда совершает оборот вокруг своей оси за 24 дня. Эти пятна даже больше, чем вся поверхность нашего Солнца, поэтому XX Tri называют «самой пятнистой звездой на небе», — добавляет доктор Ковари.

Исследователи использовали более 2000 спектров высокого разрешения, собранных за 16 лет с помощью роботизированных телескопов STELLA AIP на Тенерифе, беспрецедентное количество однородных спектроскопических данных от звезды. Роботизированная обсерватория STELLA, главным исследователем которой является профессор Клаус Г. Штрассмайер, ведущий автор исследования, является «домашней обсерваторией» AIP. Двойные телескопы были спроектированы, построены и управлялись удаленно в Потсдаме. Из данных были реконструированы 99 временных рядов доплеровских изображений, показывающих эволюцию пятен на поверхности звезды между 2006 и 2022 годами.

Одним из основных выводов исследования является то, что изменения на поверхности XX Tri не демонстрируют магнитных циклов, подобных солнечным, на основании чего авторы делают вывод о непериодической, скорее всего, хаотической природе динамо звезды.

Эксперты по визуализации данных в Университете искусств и дизайна Мохоли-Надя в Будапеште (MOME) создали захватывающий фильм из изображений Доплера. Кроме того, в качестве дополнительного материала к публикации были подготовлены семь дополнительных видеороликов благодаря сотрудничеству с MOME.

«Солнечное динамо демонстрирует циклическое поведение в количестве и распределении солнечных пятен, которое повторяется в среднем каждые 11 лет, известное как диаграмма бабочки. Однако XX Tri — это красная гигантская звезда, примерно в десять раз больше Солнца, и ее внутренняя структура существенно отличается от солнечной, которая является карликом главной последовательности. Мы не нашли никаких доказательств подобных циклов для XX Tri», — говорит доктор Ковари.

«Наша цель — иметь возможность наблюдать проявления механизма динамо у как можно большего количества звезд с различными характеристиками, поскольку, зная сходства и различия, мы в конечном итоге сможем лучше понять процессы, которые формируют нашу собственную среду».

Снимок поверхности красного гиганта XX Треугольника. Размер Солнца показан для сравнения. Автор: HUN-REN CSFK/Zs. Kővári, MOME/Á. Radványi, AIP/K. Strassmeier

Это исследование впервые демонстрирует, как огромные звездные пятна вызывают крошечное смещение XX Tri на небе, которое при наблюдении с Земли выглядит как точечный источник. Причина этого в том, что в то время как фотоцентр однородного (незапятнанного) звездного диска совпадает с геометрическим центром звезды, огромные звездные пятна на звездном диске смещают фотоцентр в противоположном направлении к пятнам.

В случае XX Tri, которая находится на расстоянии 630 световых лет, фотоцентр звездного диска может смещаться на величину до 10% радиуса звезды относительно геометрического центра, вызывая видимое смещение небесного положения звезды на 24 микросекунды дуги (диаметр волоса на расстоянии 1000 км).

Однако с помощью астрометрической космической обсерватории Gaia теперь можно измерить даже такие небольшие смещения. Это похоже на ожидаемое астрометрическое смещение, вызванное планетой с массой Сатурна на годичной орбите вокруг звезды, подобной Солнцу, на расстоянии около 300 световых лет. Поэтому разделение эффектов пятен и экзопланет может быть очень сложной задачей, если не невозможной, особенно в случаях схожих периодичностей, заключают исследователи.

Наблюдения за XX Tri с помощью STELLA продолжаются, поэтому, по словам доктора Ковари, новые данные могут раскрыть дополнительные подробности о работе динамо-машины звезды.

Больше информации: Strassmeier, KG; Kővári, Zs.; Weber, M.; Granzer, T.: Long-term Doppler imaging of the star XX Trianguli indicates chaotic nonperiodic dynamo. Nature Communications (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-54329-4. www.nature.com/articles/s41467-024-54329-4

Источник: Konkoly Observatory