Najnowsze obserwacje potwierdzają, że emisja rentgenowska pochodzi głównie z interakcji magnetosfer protogwiazd w układzie DQ Tau podczas ich zbliżeń.
Źródło: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
Układ DQ Tau jest wyjątkowym systemem podwójnym, położonym około 650 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Byka. Składa się z dwóch młodych protogwiazd, które nadal znajdują się w fazie formowania. Nie rozpoczęły one jeszcze procesu spalania wodoru w swoich jądrach, czyli fuzji jądrowej, która zasila dojrzałe gwiazdy. Zamiast tego świecą, ewoluując z rozproszonych obłoków gazu i są podgrzewane przez zapadanie grawitacyjne. Obie gwiazdy mają masę wynoszącą około połowy masy Słońca, ale ich promienie są obecnie dwukrotnie większe. Poruszają się po mocno wydłużonej orbicie, zbliżając się do siebie co 15,8 dnia. W momencie największego zbliżenia odległość między nimi wynosi zaledwie 8-10 promieni gwiazd. W tej wczesnej fazie ewolucji obie protogwiazdy mają silne pola magnetyczne. Dodatkowo, podobnie jak wiele protogwiazd, system DQ Tau otoczony jest dyskiem, w którym mogą tworzyć się planety. Zbadanie procesu formowania planet oraz wpływu intensywnych rozbłysków protogwiazd na ogrzewanie i chemię dysku stanowi ważny obszar współczesnych badań.
Układ DQ Tau działa jak kosmiczne laboratorium, umożliwiając naukowcom badanie wpływu intensywnych rozbłysków na formowanie się planet. W przeciwieństwie do sporadycznych rozbłysków na Słońcu, DQ Tau charakteryzuje się przewidywalnymi super rozbłyskami rentgenowskimi i wybuchami, które pojawiają się podczas zbliżenia gwiazd. To pozwala astronomom na zaplanowanie obserwacji i koordynację pracy teleskopów, aby zbadać te kosmiczne fajerwerki i ich wpływ na dysk protoplanetarny. Rozbłyski rentgenowskie powstają w wyniku zderzenia magnetosfer protogwiazd, podczas gdy rozbłyski optyczne i ultrafioletowe o niższej energii pochodzą z akrecji materii na młode gwiazdy. Badania w podczerwieni i radiu pozwalają na analizę zmian temperatury i składu chemicznego dysku protoplanetarnego.
W najnowszym artykule opublikowanym w Astrophysical Journal, zespół naukowców pod kierownictwem Konstantina Getmana z Pennsylvania State University przedstawił wyniki nowych obserwacji pojedynczej orbity układu DQ Tau z lipca i sierpnia 2022 roku. W badaniach wykorzystano teleskopy rentgenowskie NuSTAR, Swift i Chandra. NuSTAR umożliwia obserwacje promieniowania rentgenowskiego o wyższej energii, podczas gdy Swift i Chandra rejestrują promieniowanie rentgenowskie o niższej energii. Wyniki wskazują, że większość emisji rentgenowskiej pochodzi z interakcji magnetosfer młodych gwiazd podczas ich największego zbliżenia. Proces ten, podobny do tego zachodzącego na Słońcu, obejmuje zderzenia i ponowne połączenia pól magnetycznych, co prowadzi do silnej emisji wysokoenergetycznego promieniowania X. W rezultacie otaczający obszar jest podgrzewany do wysokiej temperatury, co można zaobserwować jako emisję termiczną w zakresie promieniowania rentgenowskiego o niższej energii.
Warto jednak zauważyć, że rozbłyski na Słońcu zachodzą w znacznie mniejszych koronalnych pętlach magnetycznych, których rozmiary wahają się od 1000 do 10 000 km. Natomiast superrozbłyski w układzie DQ Tau mają skalę tysiąc razy większą, sięgającą około 10 milionów kilometrów, czyli kilkudziesięciu promieni gwiazd w tym układzie. Obecne badania są częścią szerszej kampanii, która wykorzystuje również teleskopy naziemne w celu zbadania wpływu promieniowania gwiazdowego DQ Tau na chemię otaczającego go dysku.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
NuSTAR