Ocena zdatności do zamieszkania planet wokół starych czerwonych karłów
Planety krążące wokół najliczniejszych i najdłużej żyjących gwiazd w naszej Drodze Mlecznej mogą być mniej przyjazne dla życia, niż wcześniej sądzono.
W ramach nowego badania wykorzystującego Obserwatorium Rentgenowskie Chandra i Kosmiczny Teleskop Hubble’a zbadano czerwonego karła zwanego Gwiazdą Barnarda, który ma około 10 mld lat, czyli ponad dwukrotnie więcej niż obecny wiek Słońca. Czerwone karły są chłodniejsze i mniej masywne niż Słońce i oczekuje się, że będą żyły znacznie dłużej, ponieważ nie spalają już tak szybko swojego paliwa. Gwiazda Barnarda jest jedną z najbliższych Ziemi gwiazd, zlokalizowana w odległości zaledwie 6 lat świetlnych.
Młode czerwone karły, których wiek nie przekracza kilku miliardów lat, są znane jako silne źródła wysokoenergetycznego promieniowania, w tym wybuchów promieniowania UV i rentgenowskiego. Jednak naukowcy wiedzą mniej o tym, ile szkodliwego promieniowania emitują czerwone karły w późniejszym okresie życia.
Z nowych obserwacji wynika, że około 25% czasu Gwiazda Barnarda wyzwala palące rozbłyski, które mogą uszkodzić atmosfery planet blisko ją okrążających. Chociaż na jej jednej znanej planecie nie panują temperatury nadające się do zamieszkania, badanie to jest dowodem na to, że czerwone karły mogą stanowić poważne wyzwanie dla życia na ich planetach.
„Czerwone karły to najliczniejszy typ gwiazd, a ich małe rozmiary sprawiają, że są korzystne w przypadku badania planet wokół nich krążących. Astronomowie są zainteresowani zrozumieniem perspektyw dla planet nadających się do zamieszkania, krążących wokół czerwonych karłów. Gwiazda Barnarda to świetne studium przypadku, dzięki któremu dowiesz się, co dzieje się w szczególności wokół starszych czerwonych karłów” – powiedział Kevin France z University of Colorado w Boulder, który prowadził badanie.
Obserwacje Gwiazdy Barnarda z teleskopu Hubble’a przeprowadzone w marcu 2019 roku przez zespół badawczy pokazały dwa wysokoenergetyczne rozbłyski w UV, a obserwacje Chandra w czerwcu 2019 roku ujawniły jeden rozbłysk rentgenowski. Obie obserwacje trwały około 7 godzin.
„Jeżeli te zdjęcia są reprezentatywne dla tego, jak aktywna jest Gwiazda Barnarda, to pompuje ona dużo szkodliwego promieniowania. Taka sytuacja jest zaskakująca dla starego czerwonego karła” – powiedział współautor badania Girish Duvvuri, również z University of Colorado.
Następnie zespół badał, co te wyniki oznaczają dla planet skalistych krążących w strefie nadającej się do zamieszkania – strefie, w której może istnieć woda w stanie ciekłym na powierzchni planety – czerwonego karła, takiego jak Gwiazda Barnarda.
Każda atmosfera utworzona na wczesnym etapie historii planety znajdującej się w ekosferze prawdopodobnie zostałaby zniszczona przez wysokoenergetyczne promieniowanie gwiazdy podczas jej zmiennej młodości. Później jednak atmosfery planet mogą się zregenerować, ponieważ z wiekiem gwiazda staje się mniej aktywna. Ten proces regeneracji może zachodzić przez gazy uwalniane przez uderzenia materii stałej lub gazy uwalniane w procesach wulkanicznych.
Jednak atak potężnych rozbłysków, takich jak te opisane tutaj, powtarzający się przez setki milionów lat, może spowodować erozję każdej zregenerowanej atmosfery na planetach skalistych znajdujących się w ekosferze.
Ze względu na te zaskakujące odkrycia, zespół rozważał inne możliwości życia na planetach krążących wokół starych czerwonych karłów, takich jak Gwiazda Barnarda. Chociaż planety w tradycyjnej ekosferze mogą nie być w stanie utrzymywać swojej atmosfery ze względu na rozbłyski, astronomowie mogą rozszerzyć swoje poszukiwania planet na większe odległości od gwiazdy macierzystej, gdzie dawki wysokoenergetycznego promieniowania są mniejsze. Przy większych odległościach istnieje możliwość, że efekt cieplarniany gazów innych niż dwutlenek węgla, takich jak wodór, pozwoli na istnienie wody w stanie ciekłym.
„Trudno powiedzieć, jakie jest prawdopodobieństwo, że jakakolwiek planeta w jakimkolwiek układzie będzie nadawała się do zamieszkania dzisiaj lub w przyszłości. Nasze badania pokazują jeden ważny czynnik, który należy wziąć pod uwagę w skomplikowanym pytaniu dotyczącym tego, czy planeta może wspierać życie” – powiedziała Allison Youngblood z University of Colorado.
Planety krążące poza orbitą słoneczną są także znane jako egzoplanety. Jak dotąd potwierdzono ponad 4000 egzoplanet, a wiele z tych zidentyfikowanych znajduje się na orbitach wokół czerwonych karłów. Zrozumienie, co sprawia, że planety nadają się do zamieszkania, jest przedmiotem zainteresowania naukowców zajmujących się astrobiologią, która bada, jak powstało życie na Ziemi i gdzie może ono jeszcze istnieć w Układzie Słonecznym i poza nim.
Zespół obecnie bada wysokoenergetyczne promieniowanie z wielu innych czerwonych karłów, aby określić, czy Gwiazda Barnarda jest typowa.
„Może się okazać, że większość czerwonych karłów jest wrogo nastawiona do życia. W takim przypadku można by wyciągnąć wniosek, że planety wokół bardziej masywnych gwiazd, takich jak nasze Słońce, mogą być optymalną lokalizacją do poszukiwania zamieszkałych światów za pomocą teleskopów następnej generacji” – powiedział współautor pracy Tommi Koskinen z University of Arizona w Tucson.
Gwiazda Barnarda ma 16% masy Słońca, a jej znana planeta ma masę około trzy razy większą od Ziemi i krąży w odległości mniej więcej takiej, jak Merkury od Słońca.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
