Variabilità dell’emissione di raggi X in Proxima Centauri descritta in “Time-resolved X-ray spectra of Proxima Centauri as seen by XMM-Newton” di A. Damonte (CEA-Saclay; UNIPA; INAF-OAPA)
L’emissione ad alta energia da parte delle stelle può avere un impatto importante sulle atmosfere dei pianeti. Per comprendere questo effetto a fondo, è necessario tenere conto di come questa emissione varia nel tempo.
Negli ultimi anni, le stelle di piccola massa di classe spettrale M hanno assunto una notevole importanza nella ricerca e caratterizzazione degli esopianeti. Questo perché i metodi utilizzati per la loro individuazione risultano più efficaci attorno a stelle di bassa massa. Inoltre, data la bassa temperatura efficace di queste stelle (4000–2300 K), la fascia di abitabilità attorno alle stelle M, ossia la regione orbitale in cui pianeti rocciosi possono essere sufficientemente caldi da ospitare acqua allo stato liquido, è molto vicina alla stella (0.05–0.2 UA, dove 1 UA è la distanza media tra la Terra e il Sole, pari a circa 150 milioni di km). Questo rende i pianeti che orbitano nella fascia di abitabilità delle stelle M oggetti di studio ideali per la caratterizzazione delle loro atmosfere.
Una proprietà peculiare delle stelle M è la loro intensa attività magnetica, in media più forte rispetto a quella delle stelle di tipo solare, dovuta principalmente alla differente struttura interna e a una rotazione rapida. Tale attività si manifesta in fenomeni che producono una forte emissione di radiazione X e UV. Questa radiazione, incidendo sulle atmosfere dei pianeti che orbitano attorno a queste stelle, può avere un impatto profondo sulla chimica e sulla fisica atmosferica, innescando processi chimici e depositando energia negli strati più esterni.
Uno studio accurato dell’influenza dell’emissione stellare XUV sulle atmosfere planetarie deve tenere conto della rapida e intensa variabilità di tale emissione, che può cambiare su tempi scala brevi a causa di fenomeni come i brillamenti coronali (eventi impulsivi che comportano rapidi rilasci di radiazione ad alta energia) oppure su tempi scala più lunghi a causa dei cicli di attività, analoghi al ciclo solare di circa 11 anni.
Proxima Centauri è una stella particolarmente adatta a questo tipo di studi: è una stella di tipo M (M4.5–M7) con una massa di circa 0.12 masse solari, è la stella più vicina al Sole (a circa 4.3 anni luce) e ospita due pianeti rocciosi, uno dei quali si trova all’interno della fascia di abitabilità.
Analizzando una lunga serie di osservazioni ai raggi X ottenute dal satellite XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea, per un totale di 72.5 ore distribuite tra il 2001 e il 2018, un team di ricercatori guidato dall’astrofisico A. Damonte (CEA-Saclay, UNIPA, INAF-OAPA) ha studiato la variabilità dell’emissione XUV di Proxima Centauri su tempi scala che vanno dai 5 minuti a diversi anni.
Considerando la radiazione con lunghezze d’onda comprese tra 1 e 100 Å, l’emissione di Proxima Centauri mostra fluttuazioni di un fattore 2–10 su tempi scala che vanno dai minuti alle ore. Restringendo l’analisi alla banda 1–20 Å, la variabilità può raggiungere fino a quattro ordini di grandezza (ovvero un fattore 10000). Poiché i processi chimico-fisici indotti dalla radiazione XUV nelle atmosfere planetarie sono non lineari e caratterizzati da tempi di risposta differenti, tenere conto di questa variabilità è fondamentale per comprendere come l’emissione ad alta energia influenzi l’evoluzione degli esopianeti.
Lo studio è descritto nell’articolo “Time-resolved X-ray spectra of Proxima Centauri as seen by XMM-Newton”, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
L’immagine di copertina mostra una ripresa ai raggi X di Proxima Centauri realizzata dal satellite Chandra della NASA
Mario Giuseppe Guarcello
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