Plasma ad alta temperatura nelle stelle solari e di piccola massa. L’articolo: “Empirical prediction of plasma emission measure distributions and X-EUV spectra of late-type stars” di A. Maggio (INAF-OAPA) pubblicato su The Astrophysical Journal

Misurata la quantità di plasma tra 10000 e 30 milioni di gradi, responsabile dell’emissione di raggi UV estremi e raggi X a bassa energia, in un campione di stelle di tipo solare e a bassa massa.

 

Le stelle di tipo solare (classi spettrali F, G, o K) e quelle di piccola massa (classe spettrale M) ospitano nella loro atmosfera esterna (dalla cromosfera alla corona) plasma con temperature da decine di migliaia a decine di milioni di gradi. Temperature così elevate vengono raggiunte grazie a fenomeni governati dal campo magnetico stellare, e per questo raggruppati nella categoria dell’“attività magnetica”. A tali temperature, il plasma emette radiazione UV ad alta energia (EUV, Extreme Ultraviolet) e raggi X a bassa energia (X soffici).

 

Misurare il livello di emissione delle stelle in queste bande, e come esso vari con le proprietà stellari, è di grande interesse per via dell’enorme impatto che questa radiazione ha sull’ambiente circostante: questa radiazione interagisce infatti con l’atmosfera di eventuali pianeti in orbita e con il gas presente nell’ambiente circumstellare, riscaldandoli e modificandone le proprietà chimiche e fisiche.

 

Purtroppo, la misura della radiazione stellare ad alta energia è complicata, principalmente a causa della scarsità di strumenti in grado di misurare tali emissioni e del notevole assorbimento da parte del mezzo interstellare. Attualmente, gli strumenti più efficaci a disposizione della comunità astronomica sono l’Hubble Space Telescope nella banda UV e i satelliti Chandra (NASA) e XMM-Newton (ESA) nei raggi X, tutti con oltre 30 anni di servizio.

 

Un team di ricercatori guidato dall’astrofisico A. Maggio (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha affrontato il problema analizzando osservazioni di un ricco campione di stelle FGK (tipo solare) e M (bassa massa) ottenute con questi strumenti. L’obiettivo dello studio è stato quello di quantificare la quantità di plasma con temperature comprese tra 10000 e 30 milioni di K, una quantità nota come misura di emissione, in funzione del livello di emissione X, che è un tracciante dell’attività magnetica stellare. Ciò è stato possibile grazie a numerose analisi spettroscopiche eseguite in passato, che hanno identificato e misurato il contributo all’emissione dovuto ad elementi chimici ad alto stato di ionizzazione, e allo studio, usando modelli fisici, della dipendenza dell’emissione X dall’energia.

Gli autori hanno così ottenuto una griglia di valori della misura di emissione per tutte le stelle analizzate, trovando che quelle di tipo solare presentano sistematicamente una quantità di plasma maggiore a temperature sotto i 100000 K, e una quantità minore a temperature oltre i 3 milioni di K, rispetto alle stelle di massa piccola. Inoltre, hanno mostrato che è possibile prevedere la distribuzione del plasma a diverse temperature semplicemente conoscendo il flusso superficiale della stella nella banda X, senza dover ricorrere a misure spettroscopiche difficili da eseguire. Misure di questo tipo sono fondamentali per comprendere come la radiazione stellare ad alta energia possa influenzare l’evoluzione dei pianeti e dell’ambiente circumstellare in stelle di vario tipo.

Questa capacità di previsione dell’irraggiamento ad alta energia ricevuto dalle atmosfere di pianeti in sistemi extra-solari sarà fondamentale in futuro per interpretare i risultati delle osservazioni di questi pianeti con il satellite scientifico europeo Ariel (ESA), previsto per il lancio nel 2030, allo sviluppo del quale partecipano numerosi ricercatori dell’Osservatorio Astronomico di Palermo e di altre strutture dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.

Lo studio è descritto nell’articolo “Empirical prediction of plasma emission measure distributions and X–EUV spectra of late-type stars”, pubblicato su The Astrophysical Journal.

 

La figura di copertina mostra un’immagine ai raggi X da XMM/Newton di V1298 Tau, una giovane stella che ospita ben quattro pianeti ed un compless ambiente circumstellare.

 

 

Mario Giuseppe Guarcello 

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