Voor het eerst zijn astronomen getuige geweest van een coronale massa-ejectie (CME) op een andere ster dan onze eigen zon. De ster, HR 9024 genaamd (en ook wel bekend als OU Andromeda), is ongeveer 455 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Andromeda. Het is een actieve, variabele ster met een sterk magnetisch veld, wat volgens astronomen CME's kan veroorzaken.
"Dit resultaat, nog nooit eerder behaald, bevestigt dat ons begrip van de belangrijkste verschijnselen die optreden bij fakkels solide is."
Costanza Argiroffi, hoofdauteur, Universiteit van Palermo, en geassocieerd onderzoeker bij het Nationaal Instituut voor Astrofysica in Italië.
CME's zijn een uitstoot van plasma en ander materiaal uit de zonnecorona. Ze volgen vaak een zonnevlam en worden geassocieerd met actieve gebieden op het oppervlak van een ster. Als de uitstoot van materiaal nabij het oppervlak van de ster is, wordt dit een prominente plek in de zon genoemd. Als het materiaal verder reist, wordt het een CME genoemd. CME's zijn niet zeldzaam op onze eigen zon.
De nieuwe studie die dit werk schetst, verschijnt in het tijdschrift Nature Astronomy. Het team achter de studie wordt geleid door Costanza Argiroffi van de Universiteit van Palermo in Italië, die ook een geassocieerd onderzoeker is bij het Nationaal Instituut voor Astrofysica in Italië. Deze CME-detectie op een andere ster is belangrijk omdat het de eerste is. Ze zijn buitengewoon moeilijk te detecteren, behalve op de zon, vanwege de ruimtelijke resolutie die nodig is om ze te zien.
CME's worden veroorzaakt door de elektromagnetische krachtlijnen van een ster. Wanneer die lijnen in spiraalvormige vormen worden gedraaid, wordt de energie chaotisch en fungeren CME's als een soort vrijgave voor de energie. Astrofysici denken dat sterren zonder CME's zichzelf gewoon uit elkaar zouden scheuren.
"De techniek die we hebben gebruikt, is gebaseerd op het volgen van de snelheid van plasma's tijdens een stellaire uitbarsting" "
Costanza Argiroffi, hoofdauteur, Universiteit van Palermo.
Het team gebruikte in deze studie de Chandra X-Ray Observatory en de High Energy Transmission Grating Spectrometer, of HETGS, aan boord van Chandra. Dat instrument kan de bewegingen van coronale plasma's meten met snelheden van slechts enkele tienduizenden mijlen per uur, zoals deze van HR 9024. Het is het enige instrument dat zoiets kan zien. De CME werd niet visueel gedetecteerd; het werd waargenomen toen Chandra een extreem krachtige röntgenflits detecteerde. De intense röntgenflits ging aan de CME vooraf.
"De techniek die we hebben gebruikt, is gebaseerd op het bewaken van de snelheid van plasma's tijdens een stellaire uitbarsting", zegt Costanza Argiroffi (Universiteit van Palermo in Italië en associate researcher bij het National Institute for Astrophysics in Italië) die de studie leidde. “Dit komt omdat, naar analogie van de zonne-omgeving, wordt verwacht dat het plasma, dat tijdens een fakkel is opgesloten in de coronale lus waar de fakkel plaatsvindt, eerst naar boven beweegt en vervolgens naar beneden de onderste lagen van de sterrenatmosfeer bereikt. Bovendien is er naar verwachting ook een extra beweging, altijd naar boven gericht, vanwege de CME geassocieerd met de overstraling ”.
De CME afkomstig van HR 9024 is veel krachtiger dan alles wat onze zon kan produceren. Het was ongeveer 10.000 keer groter dan de meest massieve die ooit vanaf onze zon zijn gezien. De CME heeft ongeveer twee miljard miljard (geen typfout) kilo materiaal de ruimte in gestuurd. Maar het is niet opmerkelijk alleen vanwege zijn kracht. De waarneming van deze CME sluit heel goed aan bij de theorie, iets dat astronomen altijd boeit.
De waarnemingen tonen enkele van de innerlijke werking van fakkels en CME's. Tijdens de fakkel stijgt extreem heet materiaal, tussen 10 en 25 miljoen graden Celsius (18 tot 45 miljoen graden Fahrenheit), en daalt vervolgens met snelheden tussen 360.000 en 1.450.000 kmh (225.000 tot 900.000 mph.). Deze metingen komen overeen met voorspellingen die voortkomen uit sterren theorie.
"Dit resultaat, nog nooit eerder behaald, bevestigt dat ons begrip van de belangrijkste verschijnselen die optreden bij fakkels solide is", zei Argiroffi in een persbericht. “We waren er niet zo zeker van dat onze voorspellingen op een dergelijke manier zouden kunnen matchen met waarnemingen, omdat ons begrip van fakkels bijna volledig is gebaseerd op waarnemingen van de zonne-omgeving, waar de meest extreme fakkels zelfs honderdduizend keer minder intens zijn in de X straling uitgezonden. '
'Het belangrijkste van ons werk is echter nog een ander: we ontdekten, na de overstraling, dat het koudste plasma - bij een temperatuur van' slechts 'zeven miljoen graden Fahrenheit - uit de ster steeg, met een constante snelheid van ongeveer 185.000 mijl per uur ”, zei Argiroffi in een persbericht. "En deze gegevens zijn precies wat je zou verwachten voor de CME die verband houdt met de overstraling."
De grootte van de CME die in de Chandra-gegevens werd onthuld, was kleiner dan die van de zon. De waarnemingen laten zien dat in zeer actieve sterren zoals HR 9024, CMES grootschalige versies zijn van CME's die we in onze eigen zon zien. Maar de snelheid van de CME is veel lager dan verwacht. Dit suggereert dat het magnetische veld in de actieve sterren waarschijnlijk minder efficiënt is in het versnellen van CME's dan het magnetische zonneveld.
HR 9024 zelf is een interessante ster. Het is een gigantische ster, in stellaire terminologie, ook al zijn het "slechts" 2,86 zonsmassa's en 9,46 zonnestralen. Het heeft ook een ongewoon hoge spinsnelheid voor een ster van zijn leeftijd. Sommige astronomen denken dat het een nabijgelegen Hot Jupiter heeft overspoeld, waardoor het een hoge mate van spin heeft gekregen. In tegenstelling tot onze zon vertoont hij een bijna constante overstraling, een effect van zijn sterke magnetische veld.
De corona van HR 9024 wordt gedomineerd door sterke, lusvormige magnetische structuren en tot 30% van het oppervlak van de ster vertoont zonneactiviteit. Al in 2003 veronderstelden astronomen dat deze interagerende lusstructuren overstraling veroorzaken die verantwoordelijk is voor het opwarmen van het coronale materiaal tot zulke hoge temperaturen.
Na verloop van tijd zal de spinsnelheid van HR 9024 naar verwachting afnemen, wat het vermogen van de fakkels en CME's zou moeten verminderen. Misschien blijven we lang genoeg om te kijken en te zien.
