Astronomer viser, at magnetfeltet i en rød dværgstjerne kan nærme sig polarvending

Ved hjælp af data indsamlet af NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) og teleskoper i Hawaii og Colorado, opdagede astronomer et periodisk mønster af magnetisk aktivitet på en rød dværgstjerne, der kan indikere, at den nærmer sig en polarfeltvending.

Det røde dværg-fjernsyn AU Microscopii (forkortet AU Mic), 32 lysår fra Jorden i stjernebilledet Microscopium (Mikroskopet), er en lille, svag, kølig stjerne, der kun er omkring en tiendedel af vores Sols masse. Ligesom vores sol er røde dværge udsat for perioder med intens magnetisk aktivitet, herunder stjernepletter og udbrud.

Et hold af astronomer ledet af Yuta Notsu, en JSPS Overseas Research Fellow ved Subaru Telescope og National Astronomical Observatory of Japan, ønskede at undersøge de mekanismer, der driver aktivitetscyklusserne hos røde dværge. Et særligt område af interesse var, om røde dværge oplever magnetiske feltvendinger, svarende til det, der observeres i Solen.

Magnetiske vendinger opstår, når en stjernes nord- og sydmagnetiske poler skifter plads, hvilket i det væsentlige vender hele magnetfeltet. Solens magnetfelt har en 11-årig cyklus og vender polariteten hvert 5,5 til 6 år.

Det er dog ukendt, hvordan magnetiske vendinger forekommer hos røde dværge. De fleste tidligere observationer har fokuseret på yngre, hurtigere roterende røde dværge, der kunne skjule komplekse og kortvarige feltoscillationer, svarende til hvordan en hurtigt snurrende top vakler. Dette gør det vanskeligt at forstå den sande rotationshastighed og dermed den magnetiske cyklus for disse stjerner.

AU Mic tilbød en enestående mulighed for astronomerne til at studere dette fænomen, fordi det er en relativt gammel (5 til 10 milliarder år), og dermed langsomt roterende, rød dværg. Notsu forklarede, at "AU Mic er kendt for at have en rotationsperiode på 4,8 dage, hvilket er lang nok til, at den komplekse rotation og magnetiske aktivitet kan adskilles."

Astronomerne opnåede fire års højkadence TESS fotometriske data. Kombineret med næsten otte års spektroskopiske observationer ved hjælp af Subaru Telescope's High Dispersion Spectrograph (HDS) og yderligere målinger foretaget ved hjælp af EXPRES-spektrografen på Lowell Discovery Telescope i Arizona, adskilte de omhyggeligt bidragene fra stjernens rotation og magnetiske pletter for bedre at kunne måle AU Mics magnetiske cyklus og spor overfladeaktiviteten.

Forskerne opdagede tre fulde magnetiske cyklusser, der spænder over den fireårige TESS-tidsbase, og fandt betydelige ændringer i løbet af den sidste cyklus. Notsu kommenterede:"Amplituden af ​​pletter ændrede sig gradvist, og den hemisfæriske asymmetri af pletfordelingen ændrede også fortegn, hvilket tyder på, at pletternes magnetiske polaritet kan være vendt."

Ved at analysere dataene yderligere estimerede holdet den fulde magnetiske cyklus af AU Mic til at være omkring 13,5 år. AU Mics aktivitet viste også karakteristika, der ligner solpletter, herunder stærke magnetiske felter, der overstiger flere tusinde Gauss, fremkomsten og henfaldet over to til tre måneder og en tendens til pletaktivitet til at koncentrere sig på bestemte breddegrader på stjernen.

Forskningen tyder på, at polære feltvendinger også kan forekomme på AU Mic, selvom en længere observationsbaseline ville være nødvendig for at bekræfte dette endeligt. Fremtidige undersøgelser, der bruger større teleskoper, såsom Thirty Meter Telescope, som i øjeblikket er under konstruktion på Maunakea på Hawaii, kan gøre det muligt for astronomerne at fange beviser for en polaritetsvending og måle den præcise karakter af den cyklus, der driver aktiviteten.