Le stelle fredde sono tra le più abbondanti dell’Universo. Sono divise in quattro categorie (tipo F, G, K, M) che differiscono per dimensioni, temperatura e luminosità. Ne fa parte anche il Sole, che è una stella media di classe G. Quelle di classe F sono più luminosi e grandi, quelle di classe K più piccole e fredde. Infine le stelle M, o nane rosse per via del loro colore, sono le più piccole e deboli.

Oltre alla luce, le stelle fredde emettono un flusso persistente di particelle cariche, noto come vento stellare. Viaggia attraverso lo spazio interplanetario e interagisce con i pianeti in orbita. Sulla Terra, lo spettacolo di aurore boreali al polo Nord e Sud è causato proprio dall’interazione tra il vento di particelle cariche proveniente dal Sole e i gas in atmosfera.

Questi venti generano aurore meravigliose, ma sono anche molto dannosi. Infatti, possono erodere un’atmosfera planetaria stabile, come pensiamo sia avvenuto su Marte. E mentre si sa molto del vento solare, grazie a missioni come il Solar Orbiter di ESA/NASA, lo stesso non vale per le altre stelle fredde che popolano l’Universo, di cui conosciamo ben poco.

Di recente, impiegando simulazioni numeriche all’avanguardia, uno studio condotto dagli scienziati del Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) ha ottenuto la prima caratterizzazione sistematica delle proprietà dei venti stellari in un campione di stelle fredde.

Hanno così scoperto che le stelle con campi magnetici più forti producono venti più potenti. E questi venti creano condizioni sfavorevoli alla sopravvivenza delle atmosfere planetarie, pregiudicando la possibile abitabilità di questi sistemi.

Le proprietà dei venti stellari

I venti stellari di altre stelle non possono essere visti e misurati direttamente. Bisogna limitarsi allo studio della loro influenza sul gas interstellare, che riempie le aree vuote tra le stelle di una stessa galassia. Tuttavia, questo approccio ha diversi limiti ed è applicabile solo a poche stelle. Ciò motiva l’uso di simulazioni e modelli al computer per prevedere le varie proprietà dei venti stellari, senza richiedere agli astronomi di osservarli.

In questo contesto il team dell’AIP ha eseguito il primo studio sistematico delle proprietà del vento stellare previste per le stelle F, G, K e M. I ricercatori hanno utilizzato simulazioni numeriche impiegando uno dei modelli più sofisticati attualmente disponibili, che sfrutta la distribuzione del campo magnetico di 21 stelle osservate. Le simulazioni sono state effettuate nelle strutture di supercalcolo dell’AIP e del Leibniz Rechenzentrum (LRZ).

Il team ha esaminato come le proprietà delle stelle, come la gravità, l’intensità del campo magnetico e il periodo di rotazione, influenzano le caratteristiche del vento in termini di velocità o densità. I risultati includono una caratterizzazione completa delle proprietà del vento stellare.

Stelle fredde con campi intensi e venti veloci

Le simulazioni consentono anche di prevedere le dimensioni previste della superficie di Alfvén, il confine tra la corona della stella e il suo vento stellare. Questa informazione è fondamentale per determinare se un pianeta possa o meno essere soggetto a forti interazioni magnetiche con la sua stella ospite. Queste interazioni, infatti, possono verificarsi quando l’orbita planetaria entra o è completamente incorporata all’interno della superficie di Alfvén della stella.

Le scoperte del team mostrano che le stelle con campi magnetici più grandi di quello del Sole hanno venti più veloci. In alcuni casi, la velocità del vento stellare può essere fino a cinque volte superiore alla velocità media del vento solare, che è tipicamente di 450 km/s.

L’indagine ha ottenuto una valutazione di quanto siano forti i venti di queste stelle nelle cosiddette zone abitabili, definite come le distanze orbitali alle quali gli esopianeti rocciosi potrebbero sostenere acqua liquida superficiale.

Hanno trovato condizioni più miti attorno alle stelle di tipo F e G, paragonabili a quelle che la Terra sperimenta intorno al Sole di tipo G, e ambienti di vento sempre più rigidi per le stelle di tipo K e M. Venti stellari così intensi influenzano fortemente qualsiasi potenziale atmosfera che il pianeta potrebbe avere.

Lo studio, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è reperibile qui.