Ekstremalne warunki dla rozwijających się egzoplanet
Naukowcy z CfA korzystający z Submillimeter Array odkryli niezwykle jasny rozbłysk od młodej gwiazdy podobnej do naszego Słońca, ale znacznie młodszej.
Artystyczne przedstawienie rozbłysku HD 283572, młodej pobliskiej gwiazdy. Źródło: CfA/Melissa Weiss
Astronomowie odkryli ekstremalną erupcję młodej gwiazdy, która zwiększyła swoją jasność ponad sto razy w zaledwie kilka godzin. To odkrycie dostarcza nowych informacji na temat zachowania młodych gwiazd podobnych do Słońca we wczesnym etapie życia oraz ich wpływu na proces tworzenia się nowych egzoplanet.
Naukowcy ze Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) doprowadzili do tego odkrycia, wykorzystując obserwacje z Submillimeter Array (SMA) HD 283572, gwiazdy o 40% masywniejszej od Słońca, znajdującej się około 400 lat świetlnych od nas. SMA to zestaw teleskopów na Mauna Kea na Hawajach, który został specjalnie zaprojektowany do wykrywania fal milimetrowych.
Gwiazda HD 283572, mająca niecałe 3 miliardy lat, jest ponad tysiąc razy młodsza od Słońca, co oznacza, że jest w wieku, w którym wokół gwiazd zaczynają formować się planety podobne do Ziemi. Zespół pod kierownictwem Joshuy Bennetta Lovella, astronoma z SAO i stypendystę SMA w CfA, wykorzystał SMA do poszukiwania materiału pyłowego powstałego w trakcie tworzenia się młodych planet, które emitują słabą, ale wykrywalną poświatę na milimetrowych lub radiowych długościach fal. Jednak odkryli zupełnie coś innego.
Byliśmy zaskoczeni widząc niezwykle jasny rozbłysk pochodzący od zwykłej młodej gwiazdy – powiedział Lovell. Rozbłyski na tych długościach fal są rzadkie i nie spodziewaliśmy się zobaczyć niczego poza słabym blaskiem pyłu tworzącego planety.
Rozbłyski gwiazdowe mogą zwiększać jasność gwiazdy o dziesiątki lub setki razy przy różnych długościach fal światła. W wyniku rotacji gwiazd ich pola magnetyczne mogą się zwijać, tworząc obszary o zwiększonej energii magnetycznej. Podobnie jak zbyt mocno napięta sprężyna, ta zgromadzona energia magnetyczna musi w końcu zostać uwolniona. W przypadku gwiazd prowadzi to do intensywnego przyspieszania naładowanych cząstek, które uderzają w ich powierzchnie.
Wyzwaniem dla obserwacji takich rozbłysków jest to, że nigdy nie jest dokładnie jasne, kiedy gwiazda może rozbłysnąć, a ich uchwycenie może być szczególnie trudne przy milimetrowych długościach fal.
HD 283572 wydawała się uśpiona przez wiele miesięcy, zanim uchwyciliśmy jej erupcję – powiedział Lovell. Za każdym razem, gdy kierowaliśmy SMA z powrotem na gwiazdę po tym rozbłysku, nic nie widzieliśmy. Nasze odkrycia potwierdzają, że takie rozbłyski są rzadkie na milimetrowych długościach fal, ale mogą być niezwykle silne dla gwiazd w tak młodym wieku.
Zespół mierzył energię rozbłysku HD 283572 i stwierdził, że w ciągu 9 godzin wyemitował on około miliona razy więcej energii niż jakikolwiek milimetrowy rozbłysk zaobserwowany u najbliższych gwiazd sąsiadujących ze Słońcem. Jest to jeden z najpotężniejszych takich rozbłysków.
To było ogromne zdarzenie, równoważne ze zużyciem całego ziemskiego arsenału nuklearnego w ciągu około milisekundy, w kółko, przez prawie pół dnia! – powiedział badacz SAO, dr Garrett Keating, drugi autor badania i naukowiec projektu SMA. Jeżeli weźmiemy pod uwagę długości fal światła gwiazdy, których SMA nie zaobserwował, spodziewamy się, że mogła ona być nawet wielokrotnie bardziej energetyczna.
Ponieważ wykryto tylko jeden rozbłysk, nie jest jasne, co dokładnie wywołało to zdarzenie.
To prawdziwa zagadka i istnieje szereg mechanizmów, które mogą wchodzić w grę. Interakcje z niewidocznymi gwiazdami towarzyszącymi lub planetami lub okresowa aktywność plam gwiazdowych to dwie możliwości, ale to, co pozostaje poza wszelką wątpliwością, to jak potężne było to zdarzenie – powiedział Keating. Wszelkie potencjalne planety rozwijające się w tym układzie zostałyby uderzone przez intensywną moc tego rozbłysku. Nie chciałbym tam dorastać.
Młody wiek gwiazdy i jej podobna do Słońca natura dostarcza ważnych wskazówek na temat typowych środowisk, jakich mogą doświadczać młode, rozwijające się planety, takie jak Ziemia. Potężne rozbłyski mogą ograniczać rozwój atmosfer planet lub poważnie uszkodzić atmosfery, które już się rozwinęły.
Trwają dalsze obserwacje, aby zrozumieć, jak często HD 283572 ulega rozbłyskom i czy rozbłyski wokół tego typu młodych gwiazd hamują rozwój atmosfer planetarnych.
Obecnie prowadzimy nową kampanię SMA w celu zbadania młodych gwiazd podobnych do HD 283572. Jak często dochodzi do rozbłysków i jakie są ich typowe właściwości? Łącząc dane z SMA z obserwacjami na dłuższych falach, jesteśmy również w stanie zbadać fizykę rozbłysków i mechanizmy ich emisji. Pracowałam nad tym, korzystając z danych archiwalnych Very Large Array – powiedziała Ramisa Akther Rahman, studentka College of William and Mary.
Wyniki badań zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters, a artykuł jest dostępny tutaj.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
