Astronomer har länge förstått att det finns ett samband mellan en stjärnas magnetiska aktivitet och mängden röntgenstrålar den sänder ut. När stjärnor är unga är de magnetiskt aktiva, på grund av att de genomgår snabb rotation. Men med tiden förlorar stjärnorna rotationsenergi och deras magnetfält försvagas. Samtidigt börjar deras tillhörande röntgenstrålning också minska.
Intressant nog kan detta förhållande mellan en stjärnas magnetiska aktivitet och röntgenstrålning vara ett sätt att hitta potentiellt beboeliga stjärnsystem. Därför genomförde ett internationellt team ledd av forskare från Queen's University Belfast en studie där de katalogiserade röntgenaktiviteten för 24 solliknande stjärnor. På så sätt kunde de avgöra hur gästvänliga dessa stjärnsystem kunde vara för livet.
Denna studie, med titeln ' Ett förbättrat förhållande mellan ålder och aktivitet för coola stjärnor äldre än ett gigaår “, dök nyligen upp iMånatliga meddelanden från Royal Astronomical Society. Leds av Rachel Booth, en doktorand från Astrophysics Research Center vid Queen's University Belfast , använde teamet data från NASA Chandra röntgenobservatorium och ESA XMM-Newton för att undersöka hur röntgenljusstyrkan hos 24 solliknande stjärnor förändrades över tiden.
Denna konstnärs intryck visar magnetaren i den mycket rika och unga stjärnhopen Westerlund 1. Kredit: ESO/L. Calçada
För att förstå hur stjärnans magnetiska aktivitet (och därmed röntgenaktivitet) förändras över tiden, kräver astronomer noggranna åldersbedömningar för många olika stjärnor. Detta har varit svårt tidigare, men tack vare uppdrag som NASAs Kepler rymdobservatorium och ESA Konvektion, rotation och planettransiter (CoRoT) uppdrag, nya och exakta åldersuppskattningar har blivit tillgängliga under de senaste åren.
Genom att använda dessa åldersuppskattningar, litade Booth och hennes kollegor på data från Chandra röntgenobservatorium och den XMM-Newton observatoriskt för att undersöka 24 närliggande stjärnor. Dessa stjärnor var alla lika i massa som vår sol (en huvudsekvens av G-typ gul dvärgstjärna) och minst 1 miljard år gamla. Av detta fastställde de att det fanns en tydlig koppling mellan stjärnans ålder och deras röntgenstrålning. Som de säger i sin studie:
'Vi hittar 14 stjärnor med detekterbar röntgenljusstyrka och använder dessa för att kalibrera ålder-aktivitetsförhållandet. Vi finner ett samband mellan stjärnröntgenljusstyrka, normaliserad av stjärnytan, och ålder som är brantare än sambanden som finns för yngre stjärnor...'
Kort sagt, av de 24 stjärnorna i deras prov fann teamet att 14 hade röntgenstrålning som kunde urskiljas. Utifrån dessa kunde de beräkna stjärnans åldrar och fastställa att det fanns ett samband mellan deras livslängd och ljusstyrka. I slutändan visade detta att stjärnor som vår sol sannolikt kommer att sända ut mindre högenergistrålning eftersom de överstiger 1 miljard år gamla.
Och även om orsaken till detta inte är helt klar, undersöker astronomer för närvarande olika möjliga orsaker. En möjlighet är att för äldre stjärnor sker minskningen av snurrhastigheten snabbare än för yngre stjärnor. En annan möjlighet är att röntgenljusstyrkan minskar snabbare för äldre, mer långsamt roterande stjärnor än för yngre, snabbare.
Oavsett orsaken kan förhållandet mellan en stjärnas ålder och dess röntgenstrålning ge astronomer och exoplanetjägare ytterligare ett verktyg för att mäta ett systems möjliga beboelighet. Varhelst en stjärna av G- eller K-typ finns, kan en kunskap om stjärnans ålder hjälpa till att sätta begränsningar för den potentiella beboeligheten för alla planeter som kretsar runt den.