Il nostro Sole è una massa ribollente di energia, con brillamenti solari che esplodono sulla sua superficie, inviando gas, plasma e luce che si propagano in tutto il Sistema Solare. Quando le radiazioni provenienti da brillamenti particolarmente potenti penetrano la magnetosfera esterna protettiva della Terra, possono influenzare i satelliti e persino le reti elettriche, causando l’aurora boreale, che illumina il cielo notturno. Gli astrofisici sanno da tempo che quando il nostro Sole emette brillamenti, alcuni di essi innescano un brillamento secondario o “simpatetico“, che si verifica circa nel 5% dei casi. Non è chiaro quale meccanismo causi i brillamenti simpatetici e i ricercatori non sapevano se si verificassero anche su altre stelle.
Ora, gli scienziati della Tufts University, guidati dalla dottoranda in astronomia Veronica Pratt, hanno scoperto per la prima volta che anche altre stelle comuni nella galassia mostrano brillamenti stellari simpatetici. “È la prima volta che un effetto ben noto sul Sole, ovvero i brillamenti simpatetici, viene osservato su altre stelle“, afferma David Martin, professore associato di astronomia e fisica, che ha collaborato alla ricerca, i cui risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal.
La ricerca è nata come progetto universitario volto a misurare le eruzioni stellari per verificare l’esistenza di fenomeni di brillamenti simpatetici al di fuori del nostro Sistema Solare. Per iniziare, il team ha raccolto dati su oltre 16.000 stelle dal Transiting Exoplanet Survey Satellite, un progetto della NASA per la ricerca di pianeti potenzialmente abitabili in galassie distanti.
Un algoritmo innovativo
I collaboratori Jason Reeves e Andy Zhang hanno sviluppato un algoritmo per rilevare i brillamenti simpatetici su queste stelle. Denominato TOFFEE (Threshold-Optimized Flare Finding and Energy Estimation), l’algoritmo ha analizzato i dati per capire quando i brillamenti erano casuali e quando erano correlati a brillamenti precedenti.
“I brillamenti iniziano molto rapidamente, ma la loro luminosità impiega un po’ di tempo a diminuire“, spiega Pratt. “Mentre un brillamento si sta affievolendo, può verificarsi un altro, correlato o meno. Questa sequenza fa sembrare che la stella sia diventata più luminosa, poi un po’ più fioca e infine di nuovo più luminosa. Questo può essere davvero difficile da rilevare per alcuni algoritmi tradizionali di rilevamento dei brillamenti”.
L’algoritmo TOFFEE è in grado di distinguere tra brillamenti in rapida successione e di valutare, “con calcoli matematici piuttosto complessi“, afferma Pratt, se il secondo brillamento è un brillamento simpatetico, correlato al primo. “È come quando qualcuno sbadiglia e subito dopo qualcun altro nella stanza sbadiglia: si tratta di un meccanismo di reazione o erano semplicemente entrambi stanchi?“, dice Martin. “Ci è voluto molto codice complesso per riuscire a rilevare un secondo brillamento mentre il primo si stava ancora affievolendo”, afferma Pratt.
I risultati
Il team ha eseguito l’algoritmo su oltre 200.000 brillamenti su circa 16.000 stelle e i risultati sono stati sorprendenti. È emerso che il tasso di brillamenti simpatetici era compreso tra il 4% e il 9% circa, simile al tasso del 5% osservato sul nostro Sole. I brillamenti simpatetici erano inoltre tipicamente separati dai primi brillamenti da mezz’ora a un’ora e mezza, simile alla tempistica osservata sul Sole.
La maggior parte dei brillamenti simpatetici si è verificata su stelle chiamate nane M, “le stelle più piccole, più fredde e più comuni della galassia“, afferma Pratt. “È stato un risultato inaspettato, perché le nane M, che costituivano la maggior parte del campione, sono così diverse dal Sole. Sono sostanzialmente più piccole, calde la metà e sostanzialmente più attive”.
I risultati dello studio mostrano che i brillamenti simpatetici si verificano su diversi tipi di stelle con una frequenza pressoché identica a quella che si verifica sul Sole. “Questo ci fa pensare che esista un meccanismo comune a tutte le stelle che porta ai brillamenti simpatetici”, afferma Pratt. “Nessuno sa ancora con esattezza quale sia questo meccanismo, ma deve essere qualcosa presente su tutti i tipi di stelle, con diversi tipi di campi magnetici”.