Konveksi yang bergejolak di jantung aktivitas bintang – Sains Terkini

Bintang yang berbeda dapat menunjukkan tingkat aktivitas yang berbeda. Tanda-tanda Matahari tentang aktivitas matahari agak lemah pada skala astronomi. Bintang-bintang lain hingga sepuluh kali lebih aktif. Sementara para peneliti telah mengidentifikasi medan magnet yang dihasilkan di bagian dalam bintang-bintang dalam proses dinamo sebagai pendorong aktivitas, cara kerja yang pasti dari dinamo ini tidak jelas. Para ilmuwan sekarang menemukan bahwa mekanisme dinamo yang bergantung pada turbulensi memainkan peran penting untuk aktivitas bintang di semua tahap evolusi bintang.

Di dalam interiornya, bintang-bintang disusun secara berlapis, seperti bawang. Pada orang-orang dengan suhu seperti matahari, inti diikuti oleh zona radiasi. Di sana, panas dari dalam dipimpin keluar melalui radiasi. Ketika plasma bintang menjadi lebih dingin di luar, transportasi panas didominasi oleh aliran plasma: plasma panas dari dalam naik ke permukaan, mendingin, dan tenggelam kembali. Proses ini disebut konveksi. Pada saat yang sama, rotasi bintang, yang bergantung pada garis lintang bintang, memperkenalkan gerakan geser. Bersama-sama, kedua proses memutar dan memutar garis medan magnet dan membuat medan magnet kompleks bintang dalam proses dinamo yang belum sepenuhnya dipahami.

"Sayangnya, kita tidak dapat melihat langsung ke Matahari dan bintang-bintang lain untuk melihat proses ini dalam tindakan, tetapi harus menggunakan metode yang lebih tidak langsung," kata Dr Jyri Lehtinen dari Institut Max Planck untuk Penelitian Sistem Tata Surya (MPS) di Jerman, penulis pertama dari makalah baru yang diterbitkan hari ini di Astronomi Alam. Dalam studi mereka saat ini, para peneliti membandingkan tingkat aktivitas bintang yang berbeda di satu sisi, dan sifat rotasi dan konvektif mereka di sisi lain. Tujuannya adalah untuk menentukan, properti mana yang memiliki pengaruh kuat pada aktivitas. Ini dapat membantu untuk memahami secara spesifik proses dinamo di dalamnya.

Beberapa model dinamo bintang telah diusulkan di masa lalu, tetapi dua paradigma utama menang. Sementara salah satu dari mereka lebih menekankan rotasi dan hanya mengasumsikan efek halus dari aliran konveksi, yang lain sangat bergantung pada konveksi turbulen. Dalam jenis konveksi ini, plasma bintang panas tidak naik ke permukaan dalam gerakan sedasi skala besar. Alih-alih, aliran kuat skala kecil mendominasi.

Untuk menemukan bukti dari salah satu atau kedua paradigma itu, Lehtinen dan rekan-rekannya untuk pertama kalinya melihat 224 bintang yang sangat berbeda. Sampel mereka mengandung kedua bintang sekuens utama, yang dapat dikatakan sebagai puncak dari kehidupan mereka, dan bintang-bintang raksasa yang lebih tua dan lebih berevolusi. Biasanya, sifat konveksi dan rotasi bintang berubah seiring bertambahnya usia. Dibandingkan dengan bintang sekuens utama, bintang yang berevolusi menunjukkan zona konveksi lebih tebal yang sering mengembang melebihi sebagian besar diameter bintang dan kadang-kadang menggantikan zona radiasi sepenuhnya. Ini menyebabkan waktu pergantian yang lebih lama untuk transportasi panas konvektif. Pada saat yang sama, rotasi biasanya melambat.

Untuk studi mereka, para peneliti menganalisis set data yang diperoleh di Mount Wilson Observatory di California (AS), yang selama beberapa tahun mencatat emisi bintang-bintang dalam panjang gelombang khas ion kalsium yang ditemukan dalam plasma bintang. Emisi ini tidak hanya berkorelasi dengan tingkat aktivitas bintang-bintang. Pemrosesan data yang kompleks juga memungkinkan untuk menyimpulkan periode rotasi bintang.

Seperti halnya Matahari, bintang-bintang terkadang dihantui dengan daerah dengan kekuatan medan magnet yang sangat tinggi, yang disebut daerah aktif, yang sering dikaitkan dengan bintik-bintik hitam pada permukaan bintang yang terlihat. "Ketika sebuah bintang berotasi, daerah-daerah ini mulai terlihat dan pingsan sehingga menyebabkan kenaikan dan penurunan kecerahan emisi secara berkala," Prof. Dr. Maarit Käpylä dari Universitas Aalto di Finlandia, yang juga mengepalai kelompok penelitian "Solar and Stellar Dynamo "di MPS, jelaskan. Namun, karena emisi bintang juga dapat berfluktuasi karena efek lain, mengidentifikasi variasi berkala – terutama dalam jangka waktu yang lama – itu rumit.

"Beberapa bintang yang kami pelajari menunjukkan periode rotasi beberapa ratus hari, dan secara mengejutkan masih tingkat aktivitas magnetik yang serupa dengan bintang-bintang lainnya, dan bahkan siklus magnetik seperti Matahari," kata Dr. Nigul Olspert dari MPS, yang menganalisis data. Matahari, sebagai perbandingan, berputar agak cepat dengan periode rotasi hanya sekitar 25 hari di ekuator matahari. Waktu pergantian konvektif dihitung dengan menggunakan pemodelan struktur bintang dengan mempertimbangkan massa masing-masing bintang, komposisi kimia, dan tahap evolusi.

Analisis para ilmuwan menunjukkan bahwa tingkat aktivitas bintang tidak – seperti yang telah disarankan oleh penelitian lain berdasarkan sampel yang lebih kecil dan lebih seragam termasuk hanya bintang urutan utama – hanya bergantung pada rotasi. Alih-alih, hanya jika konveksi diperhitungkan, perilaku urutan-utama dan bintang-bintang yang berevolusi dapat dipahami secara terpadu. "Koaksi rotasi dan konveksi menentukan seberapa aktif sebuah bintang," Prof. Käpylä merangkum. "Hasil kami memberikan skala yang mendukung mekanisme dinamo termasuk konveksi turbulen," tambahnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.