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The evolution of surface magnetic fields in young solar-type stars I: the first 250 Myr

Authors :
Colin P. Folsom
Agnès Lèbre
Aline A. Vidotto
Ana Palacios
Louis Amard
Stephen C. Marsden
Sandra V. Jeffers
Pascal Petit
Julien Morin
Jerome Bouvier
Jean-François Donati
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Genève (UNIGE)
Institut für Astrophysik [Göttingen]
Georg-August-University [Göttingen]
Computational Engineering and Science Research Centre
University of Southern Queensland (USQ)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)
Source :
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP): Policy P-Oxford Open Option A, 2016, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP): Policy P-Oxford Open Option A, 2016, 457, pp.580-607. ⟨10.1093/mnras/stv2924⟩, \mnras
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

The surface rotation rates of young solar-type stars vary rapidly with age from the end of the pre-main sequence through the early main sequence. Important changes in the dynamos operating in these stars may result from this evolution, which should be observable in their surface magnetic fields. Here we present a study aimed at observing the evolution of these magnetic fields through this critical time period. We observed stars in open clusters and stellar associations of known ages, and used Zeeman Doppler Imaging to characterize their complex magnetic large-scale fields. Presented here are results for 15 stars, from 5 associations, with ages from 20 to 250 Myr, masses from 0.7 to 1.2 solar masses, and rotation periods from 0.4 to 6 days. We find complex large-scale magnetic field geometries, with global average strengths from 14 to 140 G. There is a clear trend towards decreasing average large-scale magnetic field strength with age, and a tight correlation between magnetic field strength and Rossby number. Comparing the magnetic properties of our zero-age main sequence sample to those of both younger and older stars, it appears that the magnetic evolution of solar-type stars during the pre-main sequence is primarily driven by structural changes, while it closely follows the stars' rotational evolution on the main sequence.<br />31 pages, accepted for publication in MNRAS

Details

Language :
English
ISSN :
00358711 and 13652966
Database :
OpenAIRE
Journal :
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP): Policy P-Oxford Open Option A, 2016, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press (OUP): Policy P-Oxford Open Option A, 2016, 457, pp.580-607. ⟨10.1093/mnras/stv2924⟩, \mnras
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ce9de632c78dc9d8dc14449645101a1b