XMM-Newton afslører kæmpe flare fra en lille stjerne

En stjerne på omkring otte procent af Solens masse er blevet fanget i at udsende et enormt "superudbrud" af røntgenstråler - et dramatisk højenergiudbrud, der udgør et grundlæggende problem for astronomer, som ikke troede det var muligt på så små stjerner.

Den skyldige, kendt under sit katalognummer J0331-27, er en slags stjerne kaldet en L-dværg. Dette er en stjerne med så lille masse, at den kun er lige over grænsen for faktisk at være en stjerne. Hvis den havde mindre masse, den ville ikke have de nødvendige indre betingelser for at generere sin egen energi.

Astronomer opdagede det enorme røntgenudbrud i data optaget den 5. juli 2008 af European Photon Imaging Camera (EPIC) ombord på ESA's XMM-Newton røntgenobservatorium. I løbet af få minutter, den lille stjerne frigav mere end ti gange mere energi af selv de mest intense udbrud fra Solen.

Flares frigives, når magnetfeltet i en stjernes atmosfære bliver ustabilt og kollapser til en enklere konfiguration. I processen, den frigiver en stor del af den energi, der er blevet lagret i den.

Denne eksplosive frigivelse af energi skaber en pludselig oplysning – blussen – og det er her, de nye observationer præsenterer deres største puslespil.

"Dette er den mest interessante videnskabelige del af opdagelsen, fordi vi ikke forventede, at L-dværgstjerner lagrede nok energi i deres magnetfelter til at give anledning til sådanne udbrud, " siger Beate Stelzer, Institut für Astronomie og Astrophysik Tübingen, Tyskland, og INAF—Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien, som var en del af studieholdet.

Energi kan kun placeres i en stjernes magnetfelt af ladede partikler, som også er kendt som ioniseret materiale og skabt i højtemperaturmiljøer. Som en L dværg, imidlertid, J0331-27 har en lav overfladetemperatur for en stjerne - kun 2100K sammenlignet med de omkring 6000K på Solen. Astronomer troede ikke, at en så lav temperatur ville være i stand til at generere nok ladede partikler til at føde så meget energi ind i magnetfeltet. Så gåden er:hvordan en super flare overhovedet er mulig på sådan en stjerne.

"Det er et godt spørgsmål, " siger Beate. "Vi ved det bare ikke - ingen ved det."

Superflammen blev opdaget i XMM-Newtons dataarkiv som en del af et stort forskningsprojekt ledet af Andrea De Luca fra INAF—Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica i Milano, Italien. Projektet undersøgte den tidsmæssige variabilitet af omkring 400 000 kilder opdaget af XMM-Newton over 13 år

Andrea og samarbejdspartnere ledte især efter ejendommelige fænomener og i J0331-27 fik de bestemt det. En række lignende stjerner var blevet set at udsende superblus i den optiske del af spektret, men dette er den første utvetydige påvisning af et sådant udbrud ved røntgenbølgelængder.

Bølgelængden er signifikant, fordi den signalerer, hvilken del af atmosfæren superflammen kommer fra:optisk lys kommer fra dybere i stjernens atmosfære, nær dens synlige overflade, hvorimod røntgenstråler kommer fra højere oppe i atmosfæren.

Forståelse af lighederne og forskellene mellem denne nye – og indtil videre unikke – superudbrud på L-dværgen og tidligere observerede udbrud, opdaget ved alle bølgelængder på stjerner med højere masse er nu en prioritet for holdet. Men for at gøre det, de skal finde flere eksempler.

"Der er stadig meget at finde i XMM-Newton-arkivet, " siger Andrea. "På en måde, Jeg tror, ​​det kun er toppen af ​​isbjerget."

Et fingerpeg, de har, er, at der kun er én flare fra J0331-27 i dataene, på trods af at XMM-Newton har observeret stjernen i i alt 3,5 millioner sekunder - omkring 40 dage. Dette er ejendommeligt, fordi andre udbrændende stjerner også har en tendens til at lide af adskillige mindre udbrud.

"Dataene synes at antyde, at det tager en L-dværg længere tid at opbygge energien, og så er der en pludselig stor udgivelse, siger Beate.

Stjerner, der blusser hyppigere, frigiver mindre energi hver gang, mens denne L dværg ser ud til at frigive energi meget sjældent, men da i en virkelig stor begivenhed. Hvorfor det kan være tilfældet, er stadig et åbent spørgsmål, som kræver yderligere undersøgelse.

"Opdagelsen af ​​denne L-dværg-superblus er et godt eksempel på forskning baseret på XMM-Newton-arkivet, demonstrerer missionens enorme videnskabelige potentiale, siger Norbert Schartel, XMM-Newton-projektforsker for ESA. "Jeg ser frem til den næste overraskelse."