Разгадана природа супервспышек на звездах, в десятки тысяч раз более ярких, чем Солнце

Астрофизики разработали модель, позволяющую лучше понять физику сверхъярких вспышек, излучаемых звездами далеко за пределами нашей Солнечной системы.

Сверхъяркие звезды обладают более сильными магнитными полями, чем наше Солнце, что соответственно приводит к более интенсивным всплескам. Как оказалось, супервспышки на сверхярких далеких звездах и вспышки на Солнце порождаются одними и теми же физическими механизмами, инициируемыми внезапным высвобождением магнитной энергии. Астрофизический журнал.

Как известно, солнечные вспышки — это быстрые и интенсивные всплески энергии (кинетической, световой и тепловой) с поверхности нашей звезды. Эти процессы таки или иначе охватывают все слои солнечной атмосферы: фотосферу и солнечную корону. Недавно миссии НАСА Kepler и TESS обнаружили, что некоторые звезды могут испускать сверхвспышки, которые по яркости более чем в десятки тысяч раз превосходят солнечные.

Несмотря на огромную мощность солнечных вспышек, некоторые из которых могут привести к разрушению электрической и коммуникационной инфраструктуры, они "просто ничтожны" по сравнению с сверхвспышками. Ученые утверждают, что природа формирования солнечной вспышка и сверхвспышки имеет некоторые общие черты: например, обе они возникают в результате резкого выброса магнитной энергии.

Однако супервспышки демонстрируют несколько необычное поведение - сначала происходит "кратковременное усиление яркости, за которым следует вторичный пик, более продолжительный, но менее интенсивный".

Моделирование показало, что пролетающая мимо звезда может выбросить Землю из Солнечной системы

Механизм "поздней фазы" солнечных вспышек

Астрофизики Института астрономии Гавайского университета задались целью понять механизм столь необычного поведения супервспышек.

" Используя то, что мы знаем о Солнце, к другим, более холодным звездам, нам удалось определить причины формирования этих вспышек, хотя мы никогда не сможем наблюдать их воочию. Изменение яркости этих звезд со временем помогло нам увидеть эти процессы. На самом деле они слишком малы и ни один телескоп не способен их запечатлеть", - заявил Кай Ян, один из авторов исследования, в официальном пресс-релизе учебного заведения

В своем исследовании авторы изучали болометрические кривые блеска сверхъярких звезд и обнаружили на них своеобразный "пик" (дословно "peak-bump"), похожий на позднюю фазу солнечных вспышек - небесного явления, наблюдаемого на Солнце. Эта фаза характерна для вспышек с вторичным максимумом, который обычно возникает через десятки минут или часов после первого максимума основной фазы.

Согласно официальному релизу, исследователи задались вопросом: "Может ли тот же самый процесс - энергичные крупные корональные петли - привести к аналогичному увеличению яркости поздней фазы в видимом свете?".

Ученые разработали модель, позволяющую лучше понять физику мощных сверхвспышек, излучаемых звездами далеко за пределами нашей Солнечной системы. Художественное изображение огромной звезды, извергающей супервспышки. Астрофизический журнал

Модель для лучшего понимания формирования сверхвспышек

Исследователи предположили, что излучение от корональных петель - нитевидных структур горячей плазмы, ограниченных магнитным полем Солнца, - может наблюдаться и у звезд, испытывающих супервспышки. В процессе поиска решения исследователи воспользовались жидкостными моделями, разработанными с учетом характеристик корональных петель солнечных вспышек.

Согласно полученным результатам, мощный выброс энергии вспышки вызвал значительный приток массы в петли, что привело к "плотной, яркой эмиссии видимого света", как и предполагалось.

"Эти исследования показали, что мы наблюдаем подобные вспышки только тогда, когда сверхгорячий газ остывает в самой высокой части петли. Под действием гравитации этот раскаленный материал опускается вниз, создавая так называемый "корональный дождь", который мы часто наблюдаем на Солнце. Таким образом, мы с уверенностью можем сказать, что наша модель реалистична", - заключили эксперты. Результаты работы опубликованы в журнале "Астрофизика".

На расстоянии 13,2 млрд световых лет обнаружена самая древняя черная дыра, ровесница Вселенной

Аннотация к научной статье:

Вспышки М-карликов, наблюдаемые космическим телескопом Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), иногда демонстрируют морфологию световой кривой типа "peak-bump", характеризующуюся вторичным, плавным нарастанием интенсивности после основного, резкого пика. Подобная картина нередко регистрируется в поздних фазах солнечных вспышек, наблюдаемых в жестком ультрафиолете из более длинных горячих корональных петель, отличных от импульсных вспышечных структур.

Эмиссия белого света также наблюдалась в петлях солнечных вспышек, расположенных вне периферии. В данном исследовании эксперты провели одномерное гидродинамическое моделирование петель для вспышек М-карликов, ориентируясь на "солнечные примеры".

Полученные результаты свидетельствуют о том, что конденсация корональной плазмы после импульсного нагрева вспышки может привести к увеличению плотности электронов в петле, что соответственно способствует значительному увеличению оптических кривых блеска за счет механизмов свободносвязанной и свободной эмиссии.

Рисунок. Пример кривой блеска вспышки с морфологией "бамп-пик" из входного каталога TESS (TIC) ID 272232401. По оси x указаны суточные интервалы, начиная с барицентрической юлианской даты TESS (BTJD) 2238. Черные точки - данные за пределами диапазона значений, учитываемых при подгонке, красные кружки - данные, использованные для настройки, а серые кружки - удаленные данные в период 2238.23. Эти. Кривая блеска построена с использованием эмпирического шаблона двойной вспышки f(t) из Pietras et al.

Результаты данного моделирования качественно согласуются с наблюдениями обсерватории TESS: более длительное время эволюции корональных петель приводит к появлению отчетливого вторичного эмиссионного пика, интенсивность которого растет с увеличением энергии вспышки. Авторы считают, что конденсация корональной плазмы является одним из наиболее вероятных механизмов возникновения вспышек в поздней фазе запечатленной TESS.

Проще говоря супервспышки на сверхярких далеких звездах и вспышки на Солнце порождаются одними и теми же физическими процессами, инициируемыми внезапным высвобождением магнитной энергии.