همشهری آنلاین -یکتا فراهانی: ورودی مدل‌های باد خورشیدی نقش مهمی در پیش‌بینی دقیق آنها دارد. مطالعات انجام شده نشان می‌دهند نتایج چارچوب مدل‌سازی آب و هوای فضا (SWMF) برای ورودی مغناطیسی خورشیدی مشاهده می‌شود. ضمن آنکه می‌توان نتایج را برای تصاویر فرابنفش شدید نیز مقایسه و داده‌های شبیه‌سازی را در طول مسیر زمین برای مقایسه با مشاهدات استخراج کرد.
بادهای ستاره‌ای در سکانس اصلی
برای تخمین خواص بادهای ستاره‌ای می‌توان از مدل‌های باد هیدرودینامیکی مبتنی بر فشار حرارتی یک بعدی استفاده کرد که با استفاده از کد فرارفتی چند منظوره اجرا می‌شود.
در واقع می‌توان دو روش کاملاً متفاوت را برای مقیاس دمای پایه باد به ستاره‌های دیگر در نظر گرفت. در مدل A فرض می‌کنیم که دمای باد اساساً با دمای تاج ارتباط دارد، و در مدل B نیز فرض را بر آن قرار می‌دهیم که سرعت صوت در پایه باد کسری ثابت از سرعت فرار است. ضمن آنکه می‌توان از مدل‌های تکامل چرخشی با محدودیت مشاهده‌ای برای استخراج میزان تلفات جرم باد نیز استفاده کرد.
نتایج و میزان تلفات
این مدل برای باد خورشیدی توصیفی عالی از باد واقعی خورشیدی دور از سطح خورشید ارائه می‌دهد، اما درخصوص تاج خورشیدی واقعی به نظر نمی‌رسد.
در این روش شبکه‌ای از ۱۲۰۰ مدل باد اجرا می‌شوند تا بتوانیم خواص باد را به عنوان تابعی از جرم ستاره، شعاع و دمای باد به دست آوریم. با استفاده از این نتایج بررسی می‌کنیم چگونه خواص باد به جرم و چرخش ستاره کمک می‌کند.
میزان تلفات تخمینی در این روش می‌تواند به عنوان معیاری برای مدل‌های باد ستاره‌ای مورد استفاده قرار گیرد و شواهد محدود رصدی این مطالعه را برای بادهای ستاره‌های خورشیدمانند نیز گسترش دهد.
شناسایی بادهای ستاره‌ای
ستاره شناسان برای اولین بار بادهای ستاره‌ای را که از سه ستاره دنباله اصلی شبیه به خورشید می‌وزد، شناسایی کردند.
این رصد به تعیین سرعت از دست دادن جرم این ستارگان از طریق بادهای ستاره‌ای کمک کرد و دریافت که این بادها ۶۷ برابر سریع‌تر از کاهش جرم خورشید از طریق بادهای خورشیدی خود کوچک می‌شوند.
اخترکره
تیم تحقیقاتی با مشاهده پرتوهای ایکس ساطع شده از یک حباب پلاسمای داغ به نام «اخترکره» که منظومه‌های ستاره‌ای را احاطه کرده است، به این یافته‌ها دست یافتند.
این پلاسما بر اثر برخورد بادهای ستاره‌ای به محیط بین ستاره‌ای متورم می‌شود که به گاز و غباری که بین ستاره‌ها وجود دارد اشاره دارد. توجه داشته باشیم اخترکره ها در واقع مشابه هلیوسفری هستند که منظومه شمسی را احاطه کرده است.
بادهای ستاره‌ای همچنین می‌توانند فرآیندهایی را ایجاد کنند که اتمسفر سیاراتی را که به دور ستارگانی که بادها از آن سرازیر می‌شوند، تبخیر کنند. همچنین ظرفیت آنها را برای میزبانی از حیات کاهش می‌دهد.
سرعت فرار اتمسفرهای سیاره‌ای
سرعت فرار اتمسفرهای سیاره‌ای آهسته است، اما این تلفات می‌توانند انباشته شوند و در طول میلیون‌ها سال، دنیایی مانند زمین را به یک صخره فضایی بایر و بدون جو تبدیل کنند. این بدان معناست که این مشاهدات جدید می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا بفهمند سیارات چگونه در اطراف ستاره‌های خورشید مانند تکامل پیدا می‌کنند و همچنین می‌تواند به شناسایی منظومه‌های سیاره‌ای که احتمال بیشتری برای سیارات قابل سکونت دارند کمک کند.
با وجود اهمیت بادهای ستاره‌ای برای تکامل یک منظومه سیاره‌ای، اندازه‌گیری بادهای ستاره‌های دنباله اصلی شبیه به خورشید بسیار دشوار بوده است.
مطالعه ترکیبات باد خورشیدی
کریستینا کیسلیاکوا، سرپرست تحقیقات و اخترفیزیکدان دانشگاه وین در بیانیه‌ای گفت: در منظومه شمسی، انتشار تبادل بار باد خورشیدی از سیارات، دنباله دارها و هلیوسفر مشاهده شده است و یک آزمایشگاه طبیعی نیز برای مطالعه ترکیب باد خورشیدی فراهم می‌کند. مشاهده این تابش از ستاره‌های دور به دلیل ضعیف بودن سیگنال بسیار دشوارتر است.
به عقیده کیسلیاکوا، فاصله تا این ستاره‌ها تفکیک سیگنال‌های پرتو ایکس منتشر شده توسط اخترکره را از گسیل‌های پرتو ایکس خود ستاره که به نظر می‌رسد در میدان دید تلسکوپ رصدگر «گسترش یافته» است، بسیار دشوار می‌کند.
با وجود این، پس از انجام مشاهدات این منظومه‌های ستاره‌ای با تلسکوپ فضایی XMM-نیوتن، این تیم الگوریتم جدیدی برای تفکیک سهم ستاره‌ها و ستاره‌کره در انتشار پرتو ایکس ایجاد کرد.
بیشتر بدانیم:
تاج خورشیدی
ماجراجویی بزرگ؛ تایید رسمی خروج اولین دست‌ساز بشر از منظومه شمسی
مفاهیم: اشعه ایکس چیست؟
شناسایی اتم‌های خنثی در محیط بین‌ستاره‌ای
این مطالعات باعث شد محققان بتوانند تبادل بار بین یون‌های اکسیژن در بادهای ستاره‌ای و اتم‌های خنثی در محیط بین‌ستاره‌ای سه ستاره دنباله اصلی را شناسایی کنند.
۷۰ اوفیوچی Ophiuchi در فاصله ۱۶.۶ سال نوری از ما، اپسیلون اریدانی epsilon Eridani که در فاصله ۱۰.۵ سال نوری از ما قرار دارد. و ۶۱ ماکیان، یک منظومه ستاره‌ای دوتایی که تقریباً ۱۱.۴ سال نوری از زمین فاصله دارد.
کیسلیاکوا می‌گوید: این اولین بار است که گسیل تبادل بار پرتو ایکس از ستاره‌کره‌های چنین ستارگانی شناسایی شده است. میزان تلفات تخمینی ما می‌تواند به عنوان معیاری برای مدل‌های باد ستاره‌ای استفاده قرار شود و شواهد محدود رصدی ما را برای بادهای ستاره‌های خورشیدمانند گسترش دهد.
قدرت بادهای ستاره‌ای در مقایسه با بادهای خورشیدی
این تیم مشخص کرد که ۷۰ اوفیوچی با سرعتی حدود ۶۷ برابر خورشید و اپسیلون اریدانی حدود ۱۶ برابر سریع‌تر از خورشید جرم خود را از دست می‌دهند. ۶۱ ماکیان نیز کم‌ترین سرعت را از دست می‌داد؛ البته با سرعتی که هنوز ۱۰ برابر سریع‌تر از ستاره ماست. بنابراین، بادهای ستاره‌ای این ستارگان که سیاره‌هایشان را منفجر و اخترکره‌هایشان را باد می‌کنند، بسیار قوی‌تر از بادهای خورشیدی هستند که از خورشید می‌آیند. این ممکن است به این دلیل باشد که این ستارگان فعالیت مغناطیسی بسیار قوی‌تری نسبت به ستاره میزبان ما دارند.
در طول سه دهه اخیر، تلاش‌های جهانی زیادی برای اثبات وجود باد در اطراف ستارگان خورشید مانند و اندازه‌گیری قدرت آنها صورت گرفته، اما تاکنون تنها شواهد غیرمستقیم بر اساس تأثیرات ثانویه آنها بر ستاره یا محیط آن به وجود چنین بادهایی اشاره کرده است.
تصویربرداری مستقیم از بادها
مانوئل گودل، عضو تیم و محقق دانشگاه وین، در بیانیه‌ای می‌گوید: گروه ما قبلاً تلاش کرده بود تا انتشار رادیویی از بادها را تشخیص دهد، اما فقط می‌توانست محدودیت‌های بالایی برای قدرت باد قرار دهد؛ در حالی که خود بادها را تشخیص نمی‌داد.
اما نتایج جدید مبتنی بر اشعه ایکس راه را برای یافتن و حتی تصویربرداری مستقیم از این بادها و مطالعه برهمکنش آنها با سیارات اطراف هموار می‌کند.
تحقیقات این تیم روز جمعه،۱۲ آوریل در مجله Nature Astronomy منتشر شد.
منبع
https://www.space.com/sun-like-stars-solar-wind-stellar-mass-loss
https://iopscience.iop.org/article/۱۰.۳۸۴۷/۱۵۳۸-۴۳۵۷/ac۸d۵۹
نظر شما