[:it]Uno studio completo dell’attività coronale delle stelle M vicine al Sole. L’articolo: “Complete X-ray census of M dwarfs in the solar neighborhood. I. GJ 745 AB: Coronal-hole stars in the 10 pc sample” di M. Caramazza (Eberhard-Karls Universität Tübingen) pubblicato su A&A[:en]A study on the coronal activity in a complete sample of M stars nearby to the Sun. The paper: “Complete X-ray census of M dwarfs in the solar neighborhood. I. GJ 745 AB: Coronal-hole stars in the 10 pc sample” of M. Caramazza (Eberhard-Karls Universität Tübingen) appeared on A&A[:]

[:it]La corona è l’atmosfera più esterna nella maggior parte delle stelle, un regione dove il plasma è riscaldato a milioni di gradi dall’attività magnetica stellare. Poiché sia l’intensità che la topologia del campo magnetico dipendono dalla struttura interna delle stelle, lo studio dell’attività coronale stellare offre la possibilità sia di comprendere i fenomeni magnetici ad alta energia che avvengono nelle stelle, sia di sondare come la struttura interna delle stelle dipenda dalle loro proprietà e fase evolutiva. A causa delle alte temperature del plasma coronale, solo osservazioni ai raggi X possono permettere agli astronomi di studiare i complessi fenomeni che avvengono nelle corone.

 

Le stelle di classe spettrale M (con una temperatura efficace compresa tra 2350 e 3850 gradi K) sono oggetti estremamente interessanti per lo studio dell’attività magnetica delle stelle. Si tratta infatti delle stelle più comuni nell’Universo; la loro struttura interna consente la produzione di un intenso campo magnetico ed è noto che ospitano spesso pianeti di tipo roccioso. Quest’ultimo punto è particolarmente importante. Infatti, uno dei parametri che determina l’abitabilità dei pianeti attorno ad una stella è proprio l’intensità della sua emissione di raggi X, in grado di influenzare la chimica e le proprietà fisiche delle atmosfere planetarie.

 

Per comprendere l’attività coronale nelle stelle M vicine al Sole (entro una distanza di circa 30 anni luce), il team guidato dall’astrofisica M. Caramazza (Eberhard-Karls Universität Tübingen) ha analizzato osservazioni ai raggi X delle 141 stelle con classe spettrale M0-M4 entro questa distanza, selezionate grazie alle osservazioni del satellite Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea. I dati ai raggi X sono stati ottenuti dai satelliti XMM/Newton, Rosat ed eRosita. Il livello di emissione di raggi X misurato è stato quindi confrontato con le strutture coronali osservate in grande dettaglio sul Sole, al fine di comprendere meglio il tipo di attività magnetica dominante in queste stelle. Lo studio ha evidenziato come il livello di emissione di raggi X in queste stelle vari entro tre ordini di grandezza (ossia di circa un fattore mille). Le stelle più luminose ai raggi X sono quelle in regime di saturazione, un regime di emissione in cui la luminosità ai raggi X della stella non dipende dalla sua rotazione (uno degli ingredienti fondamentali nella produzione del campo magnetico stellare). Le stelle più deboli hanno un flusso di emissione di raggi X dell’ordine di 10000 erg cm−2 s−1. Questo ampio intervallo di possibili luminosità ai raggi X delle stelle di questo campione riflette le proprietà delle corone stellari, con le stelle più luminose in cui la corona è dominata dalle regioni attive (regioni caratterizzate da un’intensa attività magnetica) e le stelle più deboli in cui domina la corona quiescente.

 

Il limite inferiore di luminosità ai raggi X in queste stelle è rappresentato dal sistema binario GJ 745, due antiche stelle caratterizzate da una metallicità (cioè l’abbondanza di elementi più pesanti dell’elio) molto bassa e una debole attività magnetica. Nelle osservazioni analizzate dal team di ricercatori, la componente GJ 745 A non è osservata, mentre la stella GJ 745 B è stata rilevata grazie a un brillamento (fenomeni molto rapidi e localizzati che risultano in intense emissioni di raggi X). I livelli di emissione di raggi X di queste due stelle sono confrontabili con i “buchi coronali” osservati nella corona solare: sono regioni a bassissima attività magnetica, in cui le linee del campo magnetico sono aperte e il plasma coronale solare può fuoriuscire nello spazio interplanetario. Infine, il livello di emissione di raggi X in queste due stelle è così basso da non comportare effetti significativi, dovuti alla radiazione ad alta energia della stella, sugli eventuali pianeti. Lo studio è descritto nell’articolo intitolato “Complete X-ray census of M dwarfs in the solar neighborhood. I. GJ 745 AB: Coronal-hole stars in the 10 pc sample“, pubblicato recentemente sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori, l’astrofisico S. Orlando dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra un’immagine ai raggi X del sistema binario GJ 745 ottenuta dal satellite XMM/Newton, con evidenziate le posizioni di GJ 745 A e B.

 

Qui potete anche esplorare un modello 3D della corona di GJ 475 B, realizzato dal team di 3DMAP-VR dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo

 

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The corona is the outermost part of the atmosphere of the vast majority of stars, where the plasma is heated to millions of degrees by stellar magnetic activity. Since both the intensity and the topology of the stellar magnetic fields depend on the internal structure of stars, the study of coronal activity allows astronomers to better understand both the high-energy phenomena occurring in stars, and to probe the internal structure of stars and how it depends on stellar parameters and evolutionary phase. Due to the high temperature of coronal plasma, only X-ray observations can be used to study the complex phenomena occurring in stellar coronae.

 

M type stars (with an effective temperature ranging from 2350 to 3850 K) are extremely interesting subjects for the study of stellar magnetic activity for several reasons. First, they are the most common type of stars in the Universe. Second, their internal structure allows for the production of an intense and complex magnetic field. Lastly, they often host terrestrial planets. This is a quite important point since one of the stellar properties that can influence the habitability of planets is X-ray luminosity of the host stars, as these high-energy photons can impact the chemistry and physical properties of planetary atmospheres.

 

To study the coronal activity of M stars located near the Sun (within approximately 30 light years), a team led by the astronomer M. Caramazza (Eberhard-Karls Universität Tübingen) analyzed X-ray observations of 141 stars with spectral classes ranging from M0 to M4 within this proximity to the Sun. These stars were selected based on data provided by the Gaia satellite of the European Space Agency. X-ray data were collected from the satellites XMM/Newton, Rosat, and eRosita. The observed levels of X-ray emission in these stars were then compared with emissions observed from different types of solar corona structures, with the goal of understanding the dominant coronal structure in these stars.
The study revealed that the level of X-ray emission in these M stars varies by approximately three orders of magnitude, equivalent to a factor of around one thousand. The brightest stars in terms of X-ray emissions are those in the saturated regime, where the stellar X-ray emission does not depend on stellar rotation (which is one of the main factors determining the production of the stellar magnetic field). On the other hand, the faintest stars have an X-ray flux of approximately 10000 erg cm−2 s−1. This wide range of potential X-ray luminosities reflects the different coronal properties observed in these stars, with the brightest ones having coronae dominated by active regions (areas characterized by intense magnetic activity), while the faintest stars have coronae dominated by quiescent regions.

 

The lower end of the X-ray luminosity distribution of these stars is represented by the binary system GJ 745, consisting of two ancient stars with very low metallicity (which is the abundance of elements heavier than helium) and very weak magnetic activity. In the XMM/Newton observations analyzed in this study, the component GJ 745 A is not observed, while GJ 745 B is weakly detected thanks to a stellar flare (rapid phenomena resulting in an impulsive release of X-ray emission). The X-ray emission level in these two stars is comparable to that of a solar corona dominated by coronal holes. These are structures observed in the Sun, associated with very low magnetic activity and open magnetic field lines that allow the coronal plasma to escape into interplanetary space. The level of X-ray emission in these two stars is so low that it would not significantly affect the properties of the atmospheres of any planets they may host. The study is described in the paper titled “Complete X-ray census of M dwarfs in the solar neighborhood. I. GJ 745 AB: Coronal-hole stars in the 10 pc sample“, recently published in Astronomy & Astrophysics. Among the coauthors is the astronomer S. Orlando from INAF – Astronomical Observatory of Palermo.

 

The figure (click here to visualize it entirely) shows the XMM/Newton image of the binary system GJ 745, with the positions of the two component marked.

 

Here it is possible to explore a 3M model of the corona of GJ 475 B, produced by the 3DMAP-VR team of INAF – Astronomical Observatory of Palermo.

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( follow mariospiegacose) ( mariospiegacose) ( follow mariospiegacose)

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