Первое подтверждённое наблюдение коронального выброса массы на звезде за пределами Солнца
Астрономы с помощью космической обсерватории ESA XMM-Newton и радиотелескопа LOFAR впервые достоверно зафиксировали мощный взрывной выброс материала другой звездой в космос. Этот выброс достаточно мощен, чтобы лишить атмосферы любую оказавшуюся на его пути планету.
Выброс был корональным выбросом массы (КВМ) — явлением, часто наблюдаемым на Солнце. Во время КВМ огромное количество материала выбрасывается из звезды, заполняя окружающее пространство. Эти драматические извержения формируют и определяют космическую погоду (например, вызывая полярные сияния на Земле) и могут разрушать атмосферы близлежащих планет.
Хотя КВМ обычны для Солнца, астрономам до сих пор не удавалось убедительно обнаружить их на другой звезде.
"Астрономы десятилетиями хотели засечь КВМ на другой звезде", — говорит Джо Каллингем из Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON), автор нового исследования, опубликованного в Nature.
"Предыдущие находки предполагали их существование или намекали на их присутствие, но не подтверждали окончательно, что материал действительно ушёл в космос. Теперь нам впервые это удалось".
Когда КВМ проходит через слои звезды в межпланетное пространство, он создаёт ударную волну и связанную с ней вспышку радиоволн (тип света). Этот короткий, интенсивный радиосигнал был зафиксирован Каллингемом и коллегами и исходил от звезды на расстоянии около 40 световых лет (по космическим меркам — близко).
"Такой радиосигнал просто не мог бы существовать, если бы материал полностью покинул область мощного магнитного поля звезды", — добавляет Каллингем. "Другими словами: его вызвал КВМ".
Опасность для любой планеты
Звезда, выбрасывающая материю, — красный карлик. Этот тип звезд гораздо тусклее, холоднее и меньше Солнца. Она имеет примерно половину массы Солнца, вращается в 20 раз быстрее и обладает магнитным полем в 300 раз мощнее. Большинство известных планет в Млечном Пути вращаются именно вокруг таких звёзд.
Радиосигнал был обнаружен с помощью радиотелескопа Low Frequency Array (LOFAR) благодаря новым методам обработки данных, разработанным соавторами Сирилом Тассом и Филиппом Заркой из Обсерватории Париж-ПСЛ. Затем команда использовала XMM-Newton ESA, чтобы определить температуру звезды, скорость её вращения и яркость в рентгеновском диапазоне. Это было необходимо для интерпретации радиосигнала и понимания происходящего.
"Нам потребовались чувствительность и частотный диапазон LOFAR для обнаружения радиоволн, — говорит соавтор Дэвид Конин, аспирант ASTRON. — А без XMM-Newton мы не смогли бы определить движение КВМ или поместить его в солнечный контекст, что было решающим для доказательства нашей находки. Ни один телескоп в отдельности не справился бы — потребовались оба".
Исследователи определили, что КВМ двигался со сверхвысокой скоростью 2400 км/с. Такая скорость наблюдается лишь у 1 из 20 КВМ на Солнце. Выброс был достаточно быстрым и плотным, чтобы полностью сорвать атмосферы с любых планет, близко вращающихся вокруг этой звезды.
В поисках жизни
Способность КВМ лишать планет атмосферы — важное открытие для поиска жизни у других звёзд. Пригодность планеты для жизни, какой мы её знаем, определяется её расстоянием от родительской звезды — находится ли она в "обитаемой зоне", где на поверхности планет с подходящей атмосферой может существовать жидкая вода. Это сценарий "Златовласки": слишком близко — слишком жарко, слишком далеко — слишком холодно, а посередине — в самый раз.
Но что, если звезда особенно активна и регулярно выбрасывает опасный материал, вызывая мощные бури? Планета, регулярно подвергающаяся бомбардировке мощными КВМ, может полностью потерять атмосферу, превратившись в безжизненную скалу — непригодный для жизни мир, несмотря на "правильную" орбиту.
"Эта работа открывает новую наблюдательную возможность для изучения и понимания извержений и космической погоды вокруг других звёзд", — добавляет Хенрик Эклунд, научный сотрудник ESA из Европейского центра космических исследований и технологий (ESTEC) в Нордвейке, Нидерланды.
"Мы больше не ограничены экстраполяцией нашего понимания солнечных КВМ на другие звёзды. Похоже, что интенсивная космическая погода может быть ещё более экстремальной вокруг меньших звёзд — основных хозяев потенциально обитаемых экзопланет. Это имеет важные последствия для того, как эти планеты удерживают свои атмосферы и, возможно, остаются пригодными для жизни с течением времени".
Это открытие также углубляет наше понимание космической погоды, что долгое время было в фокусе миссий ESA и в настоящее время исследуется SOHO, миссиями Proba, Swarm и Solar Orbiter.
XMM-Newton, запущенный в 1999 году, является ведущим исследователем горячей и экстремальной Вселенной. Космический телескоп заглядывал в ядра галактик, изучал звёзды, чтобы понять их эволюцию, исследовал окрестности чёрных дыр и фиксировал интенсивные всплески энергичного излучения от далёких звёзд и галактик.
"Теперь XMM-Newton помогает нам понять, как КВМ различаются у разных звёзд. Это интересно не только для изучения звёзд и нашего Солнца, но и для поиска обитаемых миров вокруг других звёзд", — говорит учёный проекта XMM-Newton ESA Эрик Куулкерс.
"Это также демонстрирует огромную силу сотрудничества, лежащего в основе всей успешной науки. Открытие стало результатом настоящей командной работы и разрешило многолетние поиски КВМ за пределами Солнца".