In hun interieur sterren zijn gestructureerd in een gelaagde, ui-achtige mode. In die met zonne-achtige temperaturen, de kern wordt gevolgd door de stralingszone. Daar, de warmte van binnenuit wordt door middel van straling naar buiten geleid. Naarmate het stellaire plasma verder naar buiten koeler wordt, warmtetransport wordt gedomineerd door plasmastromen:heet plasma van binnenuit stijgt naar de oppervlakte, koelt, en zakt weer naar beneden. Dit proces wordt convectie genoemd. Tegelijkertijd, de rotatie van de ster, die afhangt van de stellaire breedtegraad, introduceert schuifbewegingen. Samen, beide processen draaien en draaien magnetische veldlijnen en creëren de complexe magnetische velden van een ster in een dynamoproces dat nog niet volledig wordt begrepen.

"Helaas, we kunnen niet rechtstreeks in de zon en andere sterren kijken om deze processen in actie te zien, maar moeten hun toevlucht nemen tot meer indirecte methoden, " zegt Dr. Jyri Lehtinen van het Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Duitsland, eerste auteur van het nieuwe artikel dat vandaag is gepubliceerd in Natuurastronomie . In hun huidige studie de onderzoekers vergeleken enerzijds de activiteitsniveaus van verschillende sterren, en hun roterende en convectieve eigenschappen anderzijds. Het doel was om te bepalen, welke eigenschappen een sterke invloed hebben op de activiteit. Dit kan helpen om de specifieke kenmerken van het dynamoproces binnenin te begrijpen.

Er zijn in het verleden verschillende modellen van de stellaire dynamo voorgesteld, maar twee belangrijke paradigma's prevaleren. Terwijl een van hen een grotere nadruk legt op de rotatie en alleen subtiele effecten van convectiestromen aanneemt, de andere hangt in grote mate af van turbulente convectie. Bij dit type convectie het hete stellaire plasma komt niet op grote schaal naar de oppervlakte, kalmerende bewegingen. Liever, kleinschalige krachtige stromingen domineren.

Om bewijs te vinden voor het ene of het andere van de twee paradigma's, Lehtinen en zijn collega's keken voor het eerst naar 224 heel verschillende sterren. Hun monster bevatte zowel hoofdreekssterren, die als het ware in de bloei van hun leven zijn, en ouder, meer geëvolueerde reuzensterren. Typisch, zowel convectie- als rotatie-eigenschappen van sterren veranderen naarmate ze ouder worden. Vergeleken met hoofdreekssterren, geëvolueerde sterren vertonen een dikkere convectiezone die zich vaak uitbreidt over een groot deel van de diameter van de ster en soms de stralingszone volledig overstijgt. Dit leidt tot langere omlooptijden voor convectief warmtetransport. Tegelijkertijd, rotatie vertraagt ​​​​meestal.

Voor hun studie analyseerden de onderzoekers een dataset verkregen bij Mount Wilson Observatory in Californië (VS), die gedurende meerdere jaren de emissies van de sterren registreerde in golflengten die typerend zijn voor calciumionen in het stellaire plasma. Deze emissies zijn niet alleen gecorreleerd met het activiteitsniveau van de sterren. Complexe gegevensverwerking maakte het ook mogelijk om de rotatieperioden van de sterren af ​​te leiden.

Zoals de zon, sterren zijn soms bespikkeld met gebieden met een extreem hoge magnetische veldsterkte, zogenaamde actieve regio's, die vaak worden geassocieerd met donkere vlekken op het zichtbare oppervlak van de sterren. "Als een ster draait, deze regio's komen in beeld en gaan eruit, wat leidt tot een periodieke stijging en daling van de emissiehelderheid, " Prof. Dr. Maarit Käpylä van de Aalto Universiteit in Finland, die ook aan het hoofd staat van de onderzoeksgroep "Solar and Stellar Dynamos" bij MPS, verklaart. Echter, aangezien stellaire emissies ook kunnen fluctueren als gevolg van andere effecten, het identificeren van periodieke variaties, vooral over lange perioden, is lastig.

"Sommige van de sterren die we hebben bestudeerd, vertonen rotatieperioden van enkele honderden dagen, en verrassend genoeg nog steeds een magnetisch activiteitsniveau vergelijkbaar met de andere sterren, en opmerkelijk zelfs magnetische cycli zoals de zon, " zegt Dr. Nigul Olspert van MPS, die de gegevens heeft geanalyseerd. De zon, in vergelijking, roteert nogal snel met een rotatieperiode van slechts ongeveer 25 dagen op de zonne-evenaar. De convectieve omlooptijden werden berekend door middel van stellaire structuurmodellering, rekening houdend met de massa van elke ster, chemische samenstelling, en evolutionaire fase.

De analyse van de wetenschappers laat zien dat het activiteitsniveau van een ster niet alleen afhankelijk is van de rotatie ervan, zoals werd gesuggereerd door andere studies op basis van kleinere en meer uniforme monsters, waaronder alleen hoofdreekssterren. In plaats daarvan, alleen als er rekening wordt gehouden met convectie, kan het gedrag van hoofdreekssterren en geëvolueerde sterren op een uniforme manier worden begrepen. "De samenwerking van rotatie en convectie bepaalt hoe actief een ster is, " Prof. Käpylä vat het samen. "Onze resultaten doen de weegschaal doorslaan in het voordeel van het dynamomechanisme, inclusief turbulente convectie, " zij voegt toe.