Звездные вспышки, одна из причин нестабильной космической погоды

Звездные вспышки, представляют собой внезапные вспышки магнитных изображений. На Земле солнечные вспышки иногда повреждают спутники и нарушают радиосвязь.

В других местах Вселенной мощные они также способны истощать и разрушать атмосферные газы, такие как озон. Без озона вредные уровни ультрафиолетового (УФ) излучения могут проникать в атмосферу планеты, тем самым уменьшая ее шансы укрыться на поверхности.

Звездные вспышки, одна из причин нестабильной космической погоды

Объединив трехмерную химию атмосферы и моделирование климата с наблюдаемыми данными о вспышках далеких звезд, команда под руководством Северо-Запада обнаружила, что звездные вспышки могут играть важную роль в долгосрочной эволюции атмосферы планеты и ее обитаемости.

«Мы сравнили химический состав атмосферы планет, испытывающих частые вспышки, с планетами, не испытывающими вспышек. Долгосрочный химический состав атмосферы очень отличается», — сказал первый автор исследования Говард Чен из Northwestern. «Непрерывные вспышки фактически приводят состав атмосферы планеты к новому химическому равновесию».

«Мы обнаружили, что звездные вспышки не исключают существования жизни», — добавил Дэниел Хортон, старший автор исследования. «В некоторых случаях факельное сжигание не разрушает весь атмосферный озон. У жизни на поверхности все еще есть шанс на борьбу».

Исследование будет опубликовано 21 декабря в журнале Nature Astronomy. Это совместная работа исследователей из Северо-Западного университета, Колорадского университета в Боулдере, Чикагского университета, Массачусетского технологического института и NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Хортон — доцент кафедры наук о Земле и планетах Северо-Западного колледжа искусств и наук Вайнберга. Чен — доктор философии. кандидат в исследовательскую группу по изменению климата Хортона и будущий исследователь НАСА.

Все звезды, включая наше собственное Солнце, вспыхивают или случайным образом выделяют накопленную энергию. К счастью для землян, солнечные вспышки обычно оказывают минимальное влияние на планету.

«Наше Солнце больше похоже на нежного гиганта», — сказала Эллисон Янгблад, астроном из Университета Колорадо и соавтор исследования. «Он старше и не так активен, как молодые и меньшие звезды. Земля также имеет сильное магнитное поле, которое отклоняет разрушительные солнечные ветры».

К сожалению, большинству потенциально пригодных для жизни экзопланет повезло меньше. Чтобы планеты могли иметь жизнь, они должны быть достаточно близко к звезде, чтобы их вода не замерзла, но не настолько близко, чтобы вода испарялась.

«Мы изучали планеты, вращающиеся в обитаемых зонах карликовых звезд M и K — наиболее распространенных звезд во Вселенной», — сказал Хортон. «Обитаемые зоны вокруг этих звезд уже, потому что звезды меньше и менее мощны, чем такие звезды, как наше Солнце. С другой стороны, считается, что карликовые звезды M и K имеют более частую вспыхивающую активность, чем наше Солнце, а их планеты, находящиеся в приливной блокировке, являются маловероятно, что магнитные поля помогают отклонять их звездные ветры ».

Чен и Хортон ранее провели исследование долгосрочных климатических средних значений M карликовых звездных систем. Однако вспышки происходят в течение нескольких часов или дней. Хотя эти короткие временные рамки могут быть трудными для моделирования, включение эффектов вспышек важно для формирования более полной картины атмосфер экзопланет. Исследователи достигли этого, включив данные о вспышках из исследования NASA Transiting Exoplanet Satellite Survey, запущенного в 2018 году, в свои модели.

Если на этих карликовых экзопланетах M и K есть жизнь, то предыдущая работа предполагает, что звездные вспышки могут облегчить обнаружение. Например, звездные вспышки могут увеличить количество указывающих на жизнь газов (таких как двуокись азота, закись азота и азотная кислота) от незаметных до обнаруживаемых уровней.

«Явления космической погоды обычно рассматриваются как ущерб для обитаемости», — сказал Чен. «Но наше исследование количественно показывает, что некоторая космическая погода может действительно помочь нам обнаружить признаки важных газов, которые могут указывать на биологические процессы».

В этом исследовании участвовали исследователи с широким кругом знаний и опыта, включая ученых-климатологов, ученых-экзопланет, астрономов, теоретиков и наблюдателей.

«Этот проект стал результатом фантастических коллективных усилий команды», — сказал Эрик Т. Вольф, планетолог из CU Boulder и соавтор исследования. «Наша работа подчеркивает преимущества междисциплинарных усилий при исследовании условий на внесолнечных планетах».

Исследование было поддержано премией НАСА за исследования Земли и космической науки и технологий (номер 80NSSC19K1523).