«Вращение и конвекция являются ключевыми ингредиентами для образования поверхностных магнитных полей и звездных пятен», – объясняет доктор. Федерико Спада из MPS, соавтор нового исследования. «Звезды с внешними конвективными слоями могут генерировать поверхностные магнитные поля с помощью динамо-машины, но только когда звезда вращается достаточно быстро, магнитная активность становится заметной», – добавляет он. До сих пор исследователи предполагали, что почти все красные гиганты довольно медленно вращаются вокруг своей оси.
В конце концов, звезды резко расширяются, когда к концу своей жизни они превращаются в красных гигантов. В результате их вращение замедляется, как у фигуриста, выполняющего пируэт с вытянутыми руками. Новое исследование, проведенное учеными из MPS и Государственного университета Нью-Мексико (США), теперь рисует иную картину.
Около восьми процентов наблюдаемых красных гигантов вращаются достаточно быстро, чтобы образовались звездные пятна.
Исследовательская группа изучила данные измерений около 4500 красных гигантов, зарегистрированных космическим телескопом НАСА Кеплер с 2009 по 2013 год, на предмет наличия пятен. Такие пятна уменьшают количество света, излучаемого звездой в космос.
Поскольку они обычно незначительно меняются в течение нескольких месяцев, они постепенно выходят из поля зрения телескопа, а затем снова появляются через некоторое время. Это приводит к типичным, регулярно повторяющимся колебаниям яркости.
На втором этапе ученые исследовали вопрос, почему пятнистые гиганты вращаются так быстро. Как они собирают необходимую энергию? «Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны были определить как можно больше свойств звезд, а затем составить общую картину», – говорит доктор.
Патрик Голм, ведущий автор публикации. Например, в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико (США) исследователи изучали, как длины волн звездного света от некоторых звезд меняются с течением времени.
Это позволяет делать выводы об их точном движении. Команда также изучила быстрые колебания яркости, которые накладываются на более медленные, вызванные звездными пятнами. Более быстрые флуктуации – это выражение волн давления, распространяющихся через внутреннюю часть звезды к ее поверхности.
Они содержат информацию о многих внутренних свойствах, таких как масса и возраст звезды.
Анализ показал, что примерно 15 процентов пятнистых гигантов принадлежат к тесным двойным звездным системам, обычно состоящим из красного гиганта с небольшим и менее массивным компаньоном. «В таких системах скорости вращения обеих звезд синхронизируются во времени, пока они не начнут вращаться в унисон, как пара фигуристов», – говорит Голм. Таким образом, более медленный красный гигант набирает обороты и вращается быстрее, чем без звезды-компаньона.
Другие красные гиганты со звездными пятнами, около 85 процентов, сами по себе – и все же они быстро вращаются. Те, у кого масса примерно равна массе Солнца, вероятно, слились с другой звездой или планетой в ходе своей эволюции и таким образом приобрели скорость.
Несколько более тяжелые, чья масса в два-три раза больше, чем у Солнца, оглядываются на другое развитие. В период расцвета их жизни до того, как они стали красными гигантами, их внутренняя структура препятствовала созданию глобального магнитного поля, которое постепенно уносит частицы от звезды.
В отличие от своих магнитных собратьев, которые, следовательно, вращаются все медленнее и медленнее со временем, их вращение, вероятно, никогда существенно не замедлялось. Даже будучи красными гигантами, они все еще вращаются почти так же быстро, как в молодости.
"В целом, за общей наблюдательной особенностью, заключающейся в том, что у некоторых красных гигантов есть пятна, мы находим три группы быстро вращающихся звезд, каждая из которых имеет совершенно разные объяснения. Поэтому неудивительно, что это явление стало более распространенным, чем мы думали ранее », – говорит Голм.
Исследования, подобные настоящему исследованию, проливают свет, среди прочего, на эволюцию вращения и магнитной активности в звездах и их сложное взаимодействие, включая влияние на обитаемость планетных систем, в которых они могут находиться.
Это одни из основных целей миссии ESA PLATO, запуск которой ожидается к концу 2026 года. «Мы с нетерпением ждем миссии PLATO в космос; с ее уникальными долгосрочными наблюдениями мы сможем распространить исследование на другие регионы Млечного Пути», – заключает Спада.
Это исследование было поддержано Немецким аэрокосмическим центром (DLR) в рамках гранта центра обработки данных PLATO 50OO1501.