Экзопланеты у красных карликов сталкиваются с экстремальной космической погодой
Планеты у других звёзд должны быть готовы к экстремальным погодным условиям. К такому выводу пришло новое исследование, проведённое с помощью рентгеновской обсерватории NASA Chandra и космического телескопа ESA XMM-Newton. Учёные изучили влияние рентгеновского излучения на потенциальные планеты у самых распространённых в галактике звёзд.
Астрономы выяснили, что только планета с парниковыми газами в атмосфере, подобная Земле, и находящаяся на относительно большом расстоянии от изучаемой звезды, могла бы иметь шанс поддерживать известную нам жизнь.
Wolf 359 — это красный карлик с массой около десятой части массы Солнца. Звёзды этого типа — самые распространённые во Вселенной и живут миллиарды лет, что даёт достаточно времени для развития жизни. Находясь на расстоянии всего 7,8 световых лет, Wolf 359 также является одной из ближайших к Солнечной системе звёзд.
"Wolf 359 может помочь нам раскрыть секреты, связанные со звёздами и обитаемостью. Она так близко и принадлежит к такому важному классу звёзд — это отличное сочетание", — сказал Скотт Волк из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновского института (CfA), руководивший исследованием.
Поскольку красные карлики — самые распространённые звёзды, астрономы активно ищут вокруг них экзопланеты. Были найдены некоторые свидетельства существования двух планет на орбите Wolf 359 с помощью оптических телескопов, но эти выводы оспариваются другими учёными.
"Хотя у нас пока нет доказательств существования планет у Wolf 359, кажется весьма вероятным, что у неё есть несколько планет. Это делает её отличным испытательным полигоном для изучения того, с чем столкнулись бы планеты вокруг такой звезды", — добавил Волк.
Волк и его коллеги использовали Chandra и XMM, чтобы изучить количество постоянного рентгеновского и экстремального ультрафиолетового (УФ) излучения — самого энергичного типа УФ-излучения, — которое Wolf 359 обрушивала бы на возможные планеты вокруг себя.
Они обнаружили, что Wolf 359 производит достаточно разрушительного излучения, чтобы только планета с парниковыми газами, такими как углекислый газ, в атмосфере — и расположенная на относительно большом расстоянии от звезды — могла бы поддерживать жизнь.
"Просто находиться достаточно далеко от вредного излучения звезды было бы недостаточно для обитаемости. Планете вокруг Wolf 359 также потребовался бы парниковый эффект, как у Земли", — сказал соавтор Винай Кашьяп, также из CfA.
Чтобы изучить влияние энергичного излучения на обитаемость кандидатов в планеты, команда рассмотрела зону обитаемости звезды — область вокруг звезды, где жидкая вода может существовать на поверхности планеты.
Внешний предел зоны обитаемости для Wolf 359 составляет около 15% расстояния между Землёй и Солнцем, поскольку красный карлик гораздо менее ярок. Ни один из кандидатов в планеты этой системы не находится в зоне обитаемости Wolf 359: один слишком близко к звезде, а другой слишком далеко.
"Если внутренняя планета существует, рентгеновское и экстремальное УФ-излучение, которому она подвергается, разрушило бы атмосферу этой планеты всего за миллион лет", — сказал соавтор Игнацио Пиллитери из CfA и Национального института астрофизики в Палермо, Италия.
Команда также рассмотрела влияние излучения на ещё не обнаруженные планеты в пределах зоны обитаемости. Они пришли к выводу, что планета, подобная Земле, в середине зоны обитаемости могла бы сохранять атмосферу почти два миллиарда лет, в то время как планета у внешнего края могла бы существовать неограниченно долго, благодаря согревающему эффекту парниковых газов.
Ещё одна большая опасность для планет, вращающихся вокруг звёзд типа Wolf 359, исходит от рентгеновских вспышек — случайных ярких всплесков рентгеновского излучения поверх постоянного ежедневного излучения звезды. Совместные наблюдения Chandra и XMM-Newton привели к обнаружению 18 рентгеновских вспышек от Wolf 359 за 3,5 дня.
Экстраполируя эти наблюдаемые вспышки, команда ожидает, что за более длительные периоды времени будут происходить гораздо более мощные и разрушительные вспышки. Совокупное воздействие постоянного рентгеновского и УФ-излучения и вспышек означает, что любая планета, расположенная в зоне обитаемости, вряд ли сможет сохранить значительную атмосферу достаточно долго для формирования и выживания многоклеточной жизни, какой мы её знаем на Земле. Исключением является внешний край зоны обитаемости, если планета обладает значительным парниковым эффектом.
Эти результаты были представлены на 245-м собрании Американского астрономического общества в Национальной гавани, штат Мэриленд, и готовятся к публикации в научном журнале.