Due intensi brillamenti osservati in Ds Tucanae A ed il loro impatto sul pianeta vicino alla stella. L’articolo: “X-ray flares of the young planet host Ds Tucanae A” di I. Pillitteri recentemente pubblicato su A&A

I brillamenti sono i fenomeni magnetici più energetici che possiamo osservare nelle stelle. Essi scaturiscono da una serie di fenomeni innescati da un repentino rilascio di energia da parte del campo magnetico stellare, e culminano con la creazione di arcate magnetiche riempite di plasma a milioni di gradi, brillante ai raggi X. Queste strutture magnetiche possono talvolta rilasciare grandi quantità di plasma incandescente nello spazio circostante, dando vita ai fenomeni denominati “Espulsioni di Massa Coronali” (CME, dall’inglese Coronal Mass Ejection). Sia i brillamenti che i CME sono frequentemente osservati nel Sole.

 

L’energia emessa durante questi fenomeni, e la loro frequenza, diminuiscono con l’età della stella. Questo è dovuto al fatto che sia l’intensità che la morfologia del campo magnetico stellare sono funzione della velocità con cui le stelle ruotano attorno al proprio asse, e questa velocità diminuisce con il tempo. In stelle di pochi milioni di anni di vita, ad esempio, i brillamenti rilasciano un’energia migliaia, o decine di migliaia di volte maggiore dei brillamenti più intensi osservati nel Sole. Questi fenomeni possono avere un impatto importante sull’evoluzione dei pianeti appena formati attorno a stelle giovani. I brillamenti sono infatti associati ad emissione di radiazione UV ed ai raggi X. Questa radiazione può essere assorbita da atomi e molecole presenti negli strati più esterni dell’atmosfera di un esopianeta, riscaldandola,  innescando reazioni chimiche specifiche, facendola espandere e eventualmente evaporare (in questo contesto, questo termine è usato per indicare la perdita di gas da parte del pianeta a seguito di un riscaldamento dovuto ad una fonte di energia esterna). Nei casi più estremi, il pianeta può arrivare a perdere una parte significativa della sua atmosfera.

 

La stella DS Tuc A (classe spettrale G6, parte di un sistema binario con una stella di classe spettrale K3) costituisce un laboratorio perfetto per studiare gli effetti dei brillamenti sui pianeti. DS Tuc A è infatti una stella di appena 40 milioni di anni di età, ed ospita un pianeta (DS Tuc Ab) che ha un raggio di 0.5 raggi gioviani, una massa limite di 14.4 masse terrestri, e che orbita attorno alla propria stella in appena 8.14 giorni. Studi precedenti, guidati da astronomi del nostro Osservatorio, hanno dimostrato come in DS Tuc A brillamenti energetici siano piuttosto frequenti, e che DS Tuc Ab sia un pianeta a bassa densità con parte dell’atmosfera in evaporazione. Recentemente, in uno studio guidato dall’astrofisico I. Pillitteri (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) è descritta l’analisi di due brillamenti molto intensi in DS Tuc A, basata su osservazioni del satellite dell’Agenzia Spaziale Europea XMM/Newton. I due brillamenti sono durati 130 e 170 minuti, ed hanno rilasciato un’energia ai raggi X pari a 5×1034 e 8×1034 erg. Per fare un paragone, i brillamenti più energetici che osserviamo sul Sole rilasciano un energia pari a 1032 erg. Durante il picco dei due brillamenti, il flusso di radiazione ai raggi X sul pianeta è aumentato di un fattore 10 rispetto all’emissione di quiescenza (ossia, non durante brillamenti intensi), potenzialmente provocando effetti importanti di ionizzazione degli strati esterni della sua atmosfera. Inoltre, brillamenti così intensi sono spesso  accompagnati da violenti espulsioni di massa coronale. Gli autori dello studio hanno stimato che, in tal caso, la quantità di plasma espulso sarebbe dell’ordine di 5×10-15 masse solari, con una velocità pari a 1000 km/s, raggiungendo il pianeta in poco più di 3 ore. Studi teorici recentemente pubblicati, suggeriscono che una tale espulsione di massa coronale avrebbe effetti ancora più drammatici sugli strati esterni dell’atmosfera del pianeta, incrementandone il tasso di evaporazione. Lo studio è descritto nell’articolo: “X-ray flares of the young planet host Ds Tucanae A“, recentemente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Allo studio hanno partecipato anche gli astronomi A. Maggio, G. Micela, S. Benatti e S. Colombo dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, insieme a C. Argiroffi e F. Reale dell’Università degli Studi di Palermo e colleghi dell’Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics.

 

La figura (cliccare qui per visualizzare l’immagine interamente) mosta nei pannelli in alto le curve di luce (ossia l’andamento temporale della luminosità della sorgente) osservate in UV (blu) ed ai raggi X (rosso) durante i due brillamenti. Si può notare l’andamento tipico di un brillamento, con un rapido incremento della luminosità fino ad un picco di emissione, seguito da un lento declino. Nel pannello in basso, una ricostruzione della geometria di uno dell’arco coronale associato ad uno dei due brillamenti.

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce) ( youtube)

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