Éruptions de haute latitude de TIC 277539431 : Une nouvelle découverte

En 2020, un télescope spatial a observé une étoile qui tourne super vite, connue sous le nom de TIC 277539431, qui est classée comme un nain M7. Cette étoile a produit une flare qui a eu lieu à une latitude élevée, ce qui en fait la flare à la latitude la plus haute jamais enregistrée jusqu'à présent. C'est bien différent des Flares solaires, qui se produisent généralement près de l'équateur. Les raisons pour lesquelles des flares se produisent à des latitudes si élevées ne sont pas bien comprises.

#Objectifs de l'étude

Pour creuser ce mystère, les chercheurs ont examiné cinq zones différentes où TIC 277539431 a été observée. Ils ont aussi rassemblé des données d'observations en rayons X pour examiner la couronne de l'étoile - la partie extérieure de son atmosphère - et son activité de flare. De leur travail, ils ont trouvé divers détails, y compris la fréquence des flares, la taille des boucles de flare, la force des champs magnétiques, et les températures impliquées.

#Résultats clés

Les observations ont montré que la couronne de TIC 277539431 est assez similaire à d'autres étoiles de faible masse en termes de température et d'activité de flare. Cependant, elle montrait une quantité d'émissions X beaucoup plus faible, environ dix fois moins que d'autres étoiles similaires, ce qui s'aligne avec des trouvailles d'autres nains M tardifs. Cette activité réduite en rayons X, combinée à la flare à latitude élevée, suggère que le flux magnétique pourrait se déplacer vers les pôles dans des étoiles à rotation rapide comme TIC 277539431. Ce déplacement permet à ces étoiles de maintenir leur capacité à produire des flares puissantes tout en drainant leurs régions équatoriales de l'énergie magnétique.

#Importance des nains M

Beaucoup de nains M hébergent des planètes rocheuses, certaines étant situées dans des zones où de l'eau liquide pourrait exister. Cependant, avoir de l'eau liquide ne suffit pas pour que ces planètes soient considérées comme habitables. La météo spatiale autour de ces étoiles, qui inclut des radiations et des particules à haute énergie, joue un rôle important dans la détermination de leur habitabilité. Si la radiation est trop intense, elle pourrait décaper l'atmosphère d'une planète, tandis que si elle est trop faible, la vie pourrait ne jamais se développer en premier lieu.

Les nains M ont une évolution lente de l'activité stellaire par rapport aux autres types d'étoiles. Pour d'autres étoiles, l'activité magnétique et les flares associés diminuent rapidement sur quelques centaines de millions d'années. Mais les nains M entièrement convectifs peuvent rester très actifs pendant des milliards d'années. En conséquence, les planètes autour de ces étoiles faibles pourraient connaître une météo spatiale extrême pendant une grande partie de leur existence.

#Météo spatiale et activité stellaire

La météo spatiale stellaire commence dans la couronne de l'étoile. Alors qu'une étoile passe à être un nain brun, sa vitesse de rotation augmente, et ses émissions en rayons X diminuent. Cependant, les nains bruns produisent souvent encore des flares énergétiques, même s'ils n'ont pas le même type de couronne que les étoiles. Comprendre comment ces flares se produisent, malgré l'absence apparente d'une couronne de type solaire, reste un défi.

Les chercheurs ont examiné spécifiquement les nains M qui sont pleinement convectifs, en se concentrant sur ceux qui passent d'étoiles à nains bruns. Ils ont trouvé plusieurs flares sur des nains M à rotation rapide qui ont duré plusieurs périodes de rotation. Ces flares semblaient provenir beaucoup plus près des pôles que de l'équateur, ce qui est différent de la plupart des flares solaires. Cela suggère une préférence pour les flares à haute latitude dans ces étoiles.

#Le cas de TIC 277539431

Parmi les étoiles qu'ils ont étudiées, TIC 277539431 a montré la flare à la latitude la plus élevée jamais enregistrée. Ce nain M7 a une période de rotation très courte, ce qui suggère qu'il devrait avoir une couronne plus faible. Cependant, les flares détectées impliquent le contraire. L'étude a utilisé des observations en rayons X et un suivi optique pour mesurer l'activité coronal de l'étoile et les caractéristiques de flare.

Les principales observations ont montré un composant de température froide et un composant de température chaude dans les données en rayons X, qui sont indicatives de différentes régions de la couronne. Le composant le plus chaud était plus dominant pendant les flares. Les chercheurs ont noté que l'émission en rayons X de TIC 277539431 était considérablement plus faible que prévu pour un niveau d'activité saturé.

#Flares à haute latitude

Le manque d'émissions en rayons X, la présence de flares à haute latitude, et la façon dont l'étoile est vue suggèrent un processus appelé migration de soulèvement polaire. Ce processus permet aux rotateurs rapides de diriger l'énergie magnétique vers les pôles, entraînant des flares à haute latitude tout en réduisant l'énergie magnétique dans les régions équatoriales.

Les implications de ces résultats s'étendent à l'habitabilité des planètes autour des nains M. Si les flares tendent à se produire à des latitudes plus élevées, les planètes dans ces régions pourraient connaître des conditions moins sévères, ce qui pourrait améliorer leurs chances de vie.

#Techniques d'observation

L'étude a utilisé plusieurs techniques d'observation, y compris XMM-Newton pour les observations en rayons X et la mission TESS pour le suivi des activités optiques. XMM-Newton est connu pour sa capacité à capturer des émissions en rayons X et à analyser les composants de température dans les couronnes stellaires.

Les chercheurs ont extrait des données des instruments EPIC de XMM-Newton et du Moniteur Optique pour une compréhension complète du comportement de flare dans TIC 277539431. Ils ont aussi appliqué des techniques d'analyse de données sophistiquées pour identifier les candidats au flare significatifs dans les courbes de lumière.

#Flares et leurs caractéristiques

Les flares représentent des libérations rapides d'énergie à la surface de l'étoile, souvent dues à une reconnexion magnétique. La quantité d'énergie libérée pendant ces flares peut être substantielle, influençant le profil d'activité global d'une étoile. Les flares de TIC 277539431 ont été analysées pour leurs énergies, tailles de boucles, et forces de champs magnétiques.

Les différentes flares détectées dans TESS ont montré divers niveaux d'énergie, et l'étude a mis en avant les énergies estimées associées aux flares en rayons X et optiques. Cette analyse détaillée de l'énergie des flares joue un rôle crucial dans la compréhension de l'activité stellaire.

#Tailles de boucles et champs magnétiques

Les chercheurs ont estimé les tailles des boucles de flare et les forces des champs magnétiques en utilisant des relations dérivées des études sur les flares solaires. Bien que les mesures directes soient difficiles à cause de la nature des observations stellaires, ces estimations aident à donner une image plus claire des dynamiques stellaires en jeu.

Pour TIC 277539431, les tailles de boucle estimées étaient en accord avec celles observées chez d'autres nains M actifs, suggérant que malgré la faible luminosité en rayons X, l'étoile maintient un environnement de flare actif.

#Conclusions et perspectives futures

Les résultats de TIC 277539431 éclairent le comportement des étoiles à rotation rapide et leurs activités de flare uniques. Bien que TIC 277539431 affiche des propriétés typiques d'une activité saturée chez les nains M, sa rotation exceptionnelle et la survenue de flares à haute latitude suggèrent qu'elle pourrait faire partie d'une trajectoire évolutive différente.

De futures études sur d'autres étoiles pourraient aider à déterminer si les phénomènes observés dans TIC 277539431 sont communs parmi les nains M à rotation rapide et si cela pourrait impacter notre compréhension de l'habitabilité sur les exoplanètes orbitant autour de ces types d'étoiles.

En résumé, la recherche illustre la relation complexe entre la rotation stellaire, l'activité de flare, et les implications pour une potentielle habitabilité sur les planètes orbitant. Au fur et à mesure que de plus en plus d'observations sont faites, surtout concernant les latitudes des flares observées, les scientifiques pourraient découvrir davantage sur les comportements stellaires et leurs effets sur les environnements environnants.