Effetto dei brillamenti sui fenomeni di accrescimento in stelle giovani

I brillamenti coronali rivelati negli oggetti stellari giovani possono avere intensità molto superiore a quella comunemente osservata in stelle di tipo solare, ed occorrono molto più frequentemente. Nel Sole, tali fenomeni energetici, sono spesso associati ad espulsioni di massa coronale (CMEs) e determinano perturbazioni del mezzo interplanetario (``space weather effects''). Ci si aspetta che fenomeni analoghi avvengano nelle stelle giovani e possano influenzare l'ambiente circumstellare: in particolare essi possono perturbare la stabilità dei dischi circumstellari e quindi influenzare l'accrescimento di massa sulla stella. I brillamenti stellari, pertanto, possono giocare un ruolo importante nei fenomeni di accrescimento in oggetti stellari giovani (YSOs). Inoltre, le osservazioni X hanno mostrato che i brillamenti in YSOs sono spesso molto intensi e durano per tempi lunghi, suggerendo che essi possono essere associati a lunghi archi magnetici che connettono la superficie della stella con il disco circumstellare. Poiché si pensa che tali archi possano essere il canale attraverso cui avviene l'accrescimento di massa della stella dal disco, tali intensi brillamenti potrebbero essere connessi ad episodi di accrescimento.

Il nostro gruppo ha avviato recentemente un progetto che mira a studiare le possibili conseguenze di brillamenti coronali molto intensi sull'ambiente circumstellare ed, in particolare, sui dischi in YSOs. Un punto importante da verificare è dove i brillamenti più intensi hanno luogo nel sistema disco-stella. A questo scopo, abbiamo sviluppato un modello MHD che descrive l'ambiente circumstellare di un oggetto stellare giovane considerando un disco di accrescimento Kepleriano, il campo magnetico dipolare della stella, gli effetti della conduzione termica (anisotropa in presenza del campo magnetico), delle perdite radiative otticamente sottili, della gravità della stella, e della viscosità nel disco (Orlando et al. 2009, in preparazione). Abbiamo quindi avviato un intenso programma di simulazioni numeriche MHD 2.5D che descrivono l'occorrenza di un brillamento molto intenso nell'ambiente circumstellare della stella. Il modello è stato implementato usando il codice numerico MHD PLUTO (Mignone et al. 2007, ApJS, 170, 228) e le simulazioni sono state condotte sui sistemi HPC del CINECA nell'ambito dell'accordo INAF-CINECA ``High Performance Computing resources for Astronomy and Astrophysics''.

Abbiamo analizzato la dinamica globale del sistema disco-stella, considerando differenti posizioni del brillamento: sul piano equatoriale vicino la superficie stellare, oppure sul disco. La Fig.  mostra le distribuzioni spaziali della densità di massa circa 20 ore dopo il rilascio di energia che determina il brillamento. I risultati preliminari hanno dimostrato che grossi brillamenti sul disco localizzati tra il raggio di troncamento ed il raggio di corotazione determinano fenomeni di accrescimento sulla stella attraverso linee di campo magnetico che connettono il disco con la stella (vedi Fig. .A). Brillamenti localizzati in corona in prossimità della stella non hanno grossi effetti sul disco (e quindi sull'accrescimento) (Fig. .B). Brillamenti localizzati sul disco a distanze superiori al raggio di corotazione non determinano fenomeni di accrescimento (Fig. .C).

Figure: Distribuzione spaziale di densità (in scala log) 20 ore dopo il brillamento. La regione bianca in basso a sinistra di ciascun pannello è la superficie della stella, la regione rossa indica il disco. Il brillamento è localizzato sul disco tra il raggio di troncamento ed il raggio di corotazione (A), in corona in prossimità della stella (B), sul disco a distanze superiori al raggio di corotazione (C). Le linee bianche sono le linee di campo magnetico.

Dai modelli, prevediamo di sintetizzare l'emissione X e le curve di luce derivate dal brillamento per confrontare i risultati dei modelli con le osservazioni (raccolte dagli strumenti a bordo di Chandra, XMM-Newton, o Suzaku) e per derivare nuove diagnostiche dei grossi brillamenti osservati in stelle giovani.