L’INTERAZIONE MAGNETICA PUÒ PRODURRE BRILLAMENTI PIÙ ENERGETICI

Quando scatta la scintilla fra stella e pianeta

Un team guidato dall’astrofisico Ignazio Pillitteri dell’Inaf di Palermo ha analizzato le osservazioni compiute con Xmm-Newton per studiare la relazione tra l’attività coronale della stella HD 189733 A e l’orbita del suo pianeta. Dai risultati, pubblicati su A&A, emerge che l’energia rilasciata durante i brillamenti sembra subire gli effetti dell’interazione magnetica tra stella e pianeta

     22/04/2022
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Immagine ottenuta da un’osservazione Xmm-Newton (strumento Mos1) del sistema HD 189733. Sono ben visibili entrambe le stelle del sistema binario (in questa osservazione HD 189733 B è osservata durante un brillamento, altrimenti sarebbe molto meno brillante) ed una terza sorgente (source C) che probabilmente è una galassia attiva (Agn). Il cerchio grande ha un raggio di 30 arcosecondi, quelli piccoli 5 arcosecondi. Crediti: I. Pillitteri et al. A&A, 2022

La corona è l’atmosfera più esterna delle stelle non di grande massa. In questa regione, che si estende per alcuni raggi stellari, il plasma raggiunge temperature di alcuni milioni di gradi, alle quali emette principalmente radiazione ai raggi X. La temperatura media delle corone nelle stelle varia parecchio, in funzione di parametri stellari quali l’età della stella, la sua rotazione, la sua massa e struttura interna. Nella corona solare, ad esempio, sono osservate temperature medie di 1-2 milioni di gradi. Il plasma raggiunge temperature ancora più elevate durante i brillamenti coronali, fenomeni transienti di natura magnetica che avvengono in corona, innescati da un rilascio impulsivo di grandi quantità di energia magnetica.

L’attività coronale di una stella può essere influenzata dalla presenza di pianeti giganti in orbite eccezionalmente strette, ossia di gioviani caldi. Questi pianeti sono giganti gassosi che, per motivi ancora non completamente noti, orbitano a distanze dalla loro stella pari a frazioni di unità astronomica (ossia la distanza media tra Sole e Terra, pari a 150 milioni di km), con periodi orbitali più brevi di dieci giorni. Questi fenomeni di interazione tra stella e pianeta, osservati in realtà in pochi casi, comprendono, ad esempio, effetti di tipo mareale, alterazione dell’attività coronale della stella o evaporazione dell’atmosfera planetaria riscaldata dalla radiazione Uv e ai raggi X emessa dalla stella ed accrescimento sulla stella di parte del gas evaporato.

Uno dei sistemi più interessanti per indagini sull’interazione stella-pianeta è costituito da HD 189733, un sistema binario composto da una stella di classe spettrale K1 ed una M4, a soli 63 anni luce di distanza da noi. Attorno la stella primaria (HD 189733 A) orbita un gioviano caldo (HD 189733 Ab) di 1.16 masse gioviane, a 0.03 unità astronomiche di distanza dalla stella e con un periodo orbitale di appena 2.2 giorni. Questo sistema stellare è stato osservato ai raggi X dal satellite Xmm-Newton in 25 occasioni per un totale di circa 265 ore di osservazione, coprendo tutte le fasi orbitali del pianeta, il transito principale (quando il pianeta transita di fronte alla stella lungo la nostra linea di vista) e secondario (quando il pianeta transita dietro la stella).

Ignazio Pillitteri, ricercatore all’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Palermo e primo autore dello studio pubblicato su A&A

Un team guidato dall’astrofisico Ignazio Pillitteri dell’Inaf di Palermo ha analizzato le osservazioni compiute con Xmm-Newton per studiare la relazione tra l’attività coronale della stella e l’orbita del pianeta. In particolare, mentre la temperatura media della corona non sembra dipendere dalla fase orbitale del pianeta (mantenendo una temperatura media di circa 4.6 milioni di gradi), l’energia rilasciata durante i brillamenti sembra subire gli effetti dell’interazione magnetica tra stella e pianeta. Brillamenti sono stati osservati infatti per circa il 44 per cento dell’intera osservazione, suddivisi tra brillamenti avvenuti durante il transito secondario (51.5 per cento) e quello primario (41.8 per cento).

Confrontando la distribuzione dell’energia rilasciata durante questi brillamenti, i ricercatori hanno stimato che quelli avvenuti durante i transiti secondari risultavano essere più energetici. Questa differenza potrebbe essere una conseguenza della connessione magnetica esistente tra pianeta e stella. Come dimostrato infatti da un modello magneto-idrodinamico realizzato da ricercatori dell’Inaf di Palermo, la configurazione del campo magnetico che connette stella e pianeta potrebbe essere instabile a causa dell’interazione con il vento stellare, incontrando occasionalmente le condizione favorevoli per innescare un lungo brillamento tra stella e pianeta. A supporto di queste ipotesi, la caratterizzazione di alcuni brillamenti osservati usando modelli teorici dimostra che essi sono confinati in strutture magnetiche lunghe diversi raggi stellari.

«La ricerca di pianeti abitabili ci porta a studiare in primo luogo le stelle attorno a cui orbitano. Le condizioni di abitabilità di un pianeta», spiega Pillitteri, primo autore dello studio pubblicato la settimana scorsa su Astronomy & Astrophysics, «sono influenzate grandemente dall’attività della sua stella specialmente nella banda dei raggi X. Il nostro studio si inserisce in questo contesto grazie all’analisi dei dati Xmm-Newton che ha osservato per un totale di 11 giorni la stella vicina HD189733 e il suo hot Jupiter. Capire l’influenza reciproca di pianeta e stella ci consente di valutare meglio le condizioni sotto le quali una eventuale Terra possa o meno ospitare la vita in sistemi analoghi».

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