Published March 27, 2023
| Version v1
Publication
Open
Correlation between activity indicators: H<i>α</i> and Ca II lines in M-dwarf stars
Creators
- 1. University of Buenos Aires
- 2. Institute of Astronomy and Space Physics
- 3. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
- 4. National University of San Juan
- 5. Instituto de Ciencias Astronómicas, de la Tierra y del Espacio
- 6. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Different approaches have been adopted to study short- and long-term stellar magnetic activity, and although the mechanisms by which low-mass stars generate large-scale magnetic fields are not well understood, it is known that stellar rotation plays a key role. There are stars that show a cyclical behaviour in their activity which can be explained by solar dynamo or $\alpha\Omega$ dynamo models. However, when studying late-type dwarf stars, it is necessary to implement other indicators to analyse their magnetic activity. In the present work, we perform a comparative study between the best-known activity indicators so far defined from the Ca II and H$\alpha$ lines to analyse M-dwarf stars. We studied a sample of 29 M stars with different chromospheric activity levels and spectral classes ranging from dM0 to dM6. To do so, we employed 1796 wide range spectra from different instruments with a median time span of observations of 21 yr. In addition, we complemented our data with photometric observations from the TESS space mission for better stellar characterisation and short-term analysis. We obtained a good and significant correlation ($rho = 0.91$) between the indexes defined from the two lines for the whole set of stars in the sample. However, we found that there is a deviation for faster rotators (with $P_{rot} < 4$ days) and higher flare activity (at least one flare per day). There is an overall positive correlation between Ca II and H$\alpha$ emission in dM stars, except during flare events. In particular, we found that low-energy high-frequency flares could be responsible for the deviation in the linear trend in fast-rotator M dwarfs. This implies that the rotation period could be a fundamental parameter to study the stellar activity and that the rotation could drive the magnetic dynamo in low-mass active stars.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم اعتماد مناهج مختلفة لدراسة النشاط المغناطيسي النجمي على المدى القصير والطويل، وعلى الرغم من أن الآليات التي تولد بها النجوم منخفضة الكتلة مجالات مغناطيسية واسعة النطاق ليست مفهومة جيدًا، فمن المعروف أن الدوران النجمي يلعب دورًا رئيسيًا. هناك نجوم تظهر سلوكًا دوريًا في نشاطها يمكن تفسيره بواسطة دينامو شمسي أو نماذج دينامو $\alpha\Omega$. ومع ذلك، عند دراسة النجوم القزمة من النوع المتأخر، من الضروري تنفيذ مؤشرات أخرى لتحليل نشاطها المغناطيسي. في العمل الحالي، نقوم بإجراء دراسة مقارنة بين مؤشرات النشاط الأكثر شهرة حتى الآن المحددة من خطوط Ca II و H $\alpha$ لتحليل نجوم M - dwarf. درسنا عينة من 29 مليون نجم بمستويات نشاط كروموسفيري مختلفة وفئات طيفية تتراوح من dM0 إلى dM6. للقيام بذلك، استخدمنا 1796 طيفًا واسع النطاق من أدوات مختلفة بمتوسط فترة زمنية للملاحظات تبلغ 21 عامًا. بالإضافة إلى ذلك، استكملنا بياناتنا بملاحظات ضوئية من بعثة TESS الفضائية لتحسين التوصيف النجمي والتحليل قصير المدى. حصلنا على ارتباط جيد وكبير ($rho = 0.91 $) بين المؤشرات المحددة من الخطين لمجموعة النجوم بأكملها في العينة. ومع ذلك، وجدنا أن هناك انحرافًا للدوارات الأسرع (مع $P _{ ROT }< 4 $ يوم) ونشاط توهج أعلى (توهج واحد على الأقل في اليوم). هناك علاقة إيجابية عامة بين انبعاث Ca II و H $\alpha$ في نجوم dM، باستثناء أثناء أحداث التوهج. على وجه الخصوص، وجدنا أن المشاعل منخفضة الطاقة عالية التردد يمكن أن تكون مسؤولة عن الانحراف في الاتجاه الخطي في أقزام M الدوارة السريعة. وهذا يعني أن فترة الدوران يمكن أن تكون معلمة أساسية لدراسة النشاط النجمي وأن الدوران يمكن أن يدفع الدينامو المغناطيسي في النجوم النشطة منخفضة الكتلة.Translated Description (French)
Différentes approches ont été adoptées pour étudier l'activité magnétique stellaire à court et à long terme, et bien que les mécanismes par lesquels les étoiles de faible masse génèrent des champs magnétiques à grande échelle ne soient pas bien compris, on sait que la rotation stellaire joue un rôle clé. Il y a des étoiles qui montrent un comportement cyclique dans leur activité qui peut s'expliquer par des modèles de dynamo solaire ou de dynamo $ \alpha\Omega$ . Cependant, lors de l'étude des étoiles naines de type tardif, il est nécessaire de mettre en œuvre d'autres indicateurs pour analyser leur activité magnétique. Dans le présent travail, nous effectuons une étude comparative entre les indicateurs d'activité les plus connus à ce jour définis à partir des lignes Ca II et H$ \alpha$ pour analyser les étoiles naines M. Nous avons étudié un échantillon de 29 étoiles M avec différents niveaux d'activité chromosphérique et classes spectrales allant de dM0 à dM6. Pour ce faire, nous avons utilisé 1796 spectres à large gamme provenant de différents instruments avec une période médiane d'observations de 21 ans. En outre, nous avons complété nos données avec des observations photométriques de la mission spatiale TESS pour une meilleure caractérisation stellaire et une analyse à court terme. Nous avons obtenu une bonne et significative corrélation ($rho = 0,91 $ ) entre les indices définis à partir des deux lignes pour l'ensemble des étoiles de l'échantillon. Cependant, nous avons constaté qu'il y avait une déviation pour les rotateurs plus rapides (avec $P_{rot} < 4 $ jours) et une activité de poussée plus élevée (au moins une poussée par jour). Il existe une corrélation positive globale entre l'émission de Ca II et de H$ \alpha$ dans les étoiles dM, sauf pendant les éruptions. En particulier, nous avons constaté que les éruptions de basse énergie et de haute fréquence pourraient être responsables de la déviation de la tendance linéaire dans les naines M à rotateur rapide. Cela implique que la période de rotation pourrait être un paramètre fondamental pour étudier l'activité stellaire et que la rotation pourrait entraîner la dynamo magnétique dans les étoiles actives de faible masse.Translated Description (Spanish)
Se han adoptado diferentes enfoques para estudiar la actividad magnética estelar a corto y largo plazo, y aunque los mecanismos por los que las estrellas de baja masa generan campos magnéticos a gran escala no se entienden bien, se sabe que la rotación estelar juega un papel clave. Hay estrellas que muestran un comportamiento cíclico en su actividad que puede explicarse por modelos de dinamo solar o dinamo $\alpha\Omega$. Sin embargo, al estudiar las estrellas enanas de tipo tardío, es necesario implementar otros indicadores para analizar su actividad magnética. En el presente trabajo, realizamos un estudio comparativo entre los indicadores de actividad más conocidos hasta ahora definidos a partir de las líneas Ca II y H$\alpha$ para analizar las estrellas enanas M. Estudiamos una muestra de 29 estrellas M con diferentes niveles de actividad cromosférica y clases espectrales que van desde dM0 a dM6. Para ello, empleamos 1796 espectros de amplio rango de diferentes instrumentos con un intervalo de tiempo medio de 21 años. Además, complementamos nuestros datos con observaciones fotométricas de la misión espacial TESS para una mejor caracterización estelar y análisis a corto plazo. Obtuvimos una correlación buena y significativa ($rho = 0.91 $) entre los índices definidos a partir de las dos líneas para todo el conjunto de estrellas de la muestra. Sin embargo, descubrimos que hay una desviación para los rotadores más rápidos (con $P_{rot} < 4 $ días) y una mayor actividad de bengala (al menos una bengala por día). Existe una correlación positiva general entre la emisión de Ca II y H$\alpha$ en estrellas dM, excepto durante los eventos de llamarada. En particular, encontramos que las llamaradas de baja energía y alta frecuencia podrían ser responsables de la desviación en la tendencia lineal en las enanas M de rotor rápido. Esto implica que el periodo de rotación podría ser un parámetro fundamental para estudiar la actividad estelar y que la rotación podría impulsar la dinamo magnética en estrellas activas de baja masa.Files
aa45352-22.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الارتباط بين مؤشرات النشاط: خطوط H<i>α</i> و Ca II في نجوم M - dwarf
- Translated title (French)
- Corrélation entre les indicateurs d'activité : raies H<i>α</i> et Ca II dans les étoiles naines M
- Translated title (Spanish)
- Correlación entre indicadores de actividad: líneas H<i>α</i> y Ca II en estrellas enanas M
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4317600553
- DOI
- 10.1051/0004-6361/202245352
References
- https://openalex.org/W1975101526
- https://openalex.org/W1975506019
- https://openalex.org/W2015514192
- https://openalex.org/W2066445604
- https://openalex.org/W2068012642
- https://openalex.org/W2082552758
- https://openalex.org/W2107661340
- https://openalex.org/W2117323971
- https://openalex.org/W2126327158
- https://openalex.org/W2129349447
- https://openalex.org/W2131507334
- https://openalex.org/W2168813270
- https://openalex.org/W2319453199
- https://openalex.org/W2488660279
- https://openalex.org/W2565396336
- https://openalex.org/W2758612882
- https://openalex.org/W2805985113
- https://openalex.org/W2902052265
- https://openalex.org/W2963604282
- https://openalex.org/W3015791067
- https://openalex.org/W3098378279
- https://openalex.org/W3100177837
- https://openalex.org/W3100345756
- https://openalex.org/W3100560895
- https://openalex.org/W3103656572
- https://openalex.org/W3104018279
- https://openalex.org/W3104075023
- https://openalex.org/W3104210956
- https://openalex.org/W3104442772
- https://openalex.org/W3105649543
- https://openalex.org/W3124674373
- https://openalex.org/W3171507918
- https://openalex.org/W3197831921
- https://openalex.org/W3213883207
- https://openalex.org/W4221122816
- https://openalex.org/W4224091219
- https://openalex.org/W4225727721
- https://openalex.org/W4288079249
- https://openalex.org/W4288948416
- https://openalex.org/W4289242345
- https://openalex.org/W4292309267
- https://openalex.org/W4293676705
- https://openalex.org/W4308078217