Старые звезды могут быть лучшим местом для поиска жизни

Когда-то в космические времена ученые предположили, что звезды применяют вечный магнитный тормоз, вызывающий бесконечное замедление своего вращения. Благодаря новым наблюдениям и сложным методам они теперь заглянули в магнитные тайны звезды и обнаружили, что они не такие, как они ожидали. Космические горячие точки для поиска инопланетных соседей могут находиться вокруг звезд, переживающих кризис среднего возраста и выше.

Это новаторское исследование, проливающее свет на магнитные явления и обитаемую среду, было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

В 1995 году швейцарские астрономы Майкл Майор и Дидье Кело объявили о первом открытии планеты за пределами нашей Солнечной системы, вращающейся вокруг далекой звезды, похожей на Солнце, известной как 51 Пегаса. С тех пор на орбитах других звезд нашей галактики было обнаружено более 5500 так называемых экзопланет, а в 2019 году два учёных разделили Нобелевскую премию по физике за свою новаторскую работу. На этой неделе международная группа астрономов опубликовала новые наблюдения за 51 Пегасом, предполагающие, что нынешняя магнитная среда вокруг звезды может быть особенно благоприятной для развития сложной жизни.

Звезды, подобные Солнцу, рождаются, быстро вращаясь, что создает сильное магнитное поле, которое может сильно вспыхнуть, бомбардируя их планетные системы заряженными частицами и вредным излучением. На протяжении миллиардов лет вращение звезды постепенно замедляется, поскольку ее магнитное поле затягивается ветром, идущим с ее поверхности. Этот процесс известен как магнитное торможение. Более медленное вращение создает более слабое магнитное поле, и оба свойства продолжают ухудшаться вместе, подпитывая одно другое.

До недавнего времени астрономы предполагали, что магнитное торможение продолжается бесконечно, но новые наблюдения начали подвергать сомнению это предположение.

«Мы переписываем учебники о том, как вращение и магнетизм старых звезд, таких как Солнце, меняются после середины их жизни.» говорит руководитель группы Трэвис Меткалф, старший научный сотрудник исследовательской корпорации White Dwarf в Голдене, штат Колорадо, США. «Наши результаты имеют важные последствия для звезд с планетными системами и их перспектив для развития развитых цивилизаций.»

Клаус Штрассмайер, директор Института астрофизики Лейбница в Потсдаме, Германия, и соавтор исследования, добавляет: «Это связано с тем, что ослабленное магнитное торможение также подавляет звездный ветер и снижает вероятность разрушительных извержений.»

Команда астрономов из США и Европы объединила наблюдения 51 Пегаса со спутника НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS) с новейшими измерениями его магнитного поля на Большом бинокулярном телескопе (LBT) в Аризоне с использованием поляриметрического и спектроскопического телескопа Потсдам Эшель. Инструмент (ПЕПСИ).

Хотя экзопланета, вращающаяся вокруг 51 Пегаса, не проходит перед своей родительской звездой, как видно с Земли, сама звезда демонстрирует тонкие изменения яркости в наблюдениях TESS, которые можно использовать для измерения радиуса, массы и возраста звезды — метод, известный как астеросейсмология.

Между тем, магнитное поле звезды отпечатывает небольшую часть поляризации в звездном свете, что позволяет PEPSI на LBT создавать магнитную карту поверхности звезды во время вращения звезды — метод, известный как зееман-допплеровская визуализация. Вместе эти измерения позволили команде оценить текущую магнитную среду вокруг звезды.

Предыдущие наблюдения космического телескопа НАСА «Кеплер» уже предполагали, что магнитное торможение может существенно ослабнуть после возраста Солнца, разрывая тесную связь между вращением и магнетизмом старых звезд. Однако доказательства этого изменения были косвенными и основывались на измерениях скорости вращения звезд в широком диапазоне возрастов. Было ясно, что вращение перестало замедляться где-то около возраста Солнца (4,5 миллиарда лет), и что ослабленное магнитное торможение в более старых звездах могло воспроизвести такое поведение.

Однако только прямые измерения магнитного поля звезды могут установить основные причины, а цели, наблюдаемые Кеплером, были слишком слабыми для наблюдений LBT. Миссия TESS начала собирать измерения в 2018 году — аналогично наблюдениям Кеплера, но для ближайших и самых ярких звезд на небе, включая 51 Пегаса.

За последние несколько лет команда начала использовать PEPSI на LBT для измерения магнитных полей нескольких целей TESS, постепенно создавая новое понимание того, как магнетизм меняется в звездах, таких как Солнце, по мере их старения. Наблюдения показали, что магнитное торможение внезапно меняется у звезд, которые немного моложе Солнца, становясь в этот момент более чем в 10 раз слабее и уменьшаясь дальше по мере того, как звезды продолжают стареть.

Команда объяснила эти изменения неожиданным изменением силы и сложности магнитного поля, а также влиянием этого изменения на звездный ветер. Недавно измеренные свойства 51 Пегаса показывают, что, как и наше Солнце, оно уже прошло через этот переход к ослабленному магнитному торможению.

«Очень приятно, что LBT и PEPSI смогли раскрыть новый взгляд на эту планетную систему, которая сыграла такую ​​ключевую роль в экзопланетной астрономии.» — говорит Штрассмайер, главный исследователь спектрографа PEPSI. «Это исследование является важным шагом вперед в поисках жизни в нашей галактике.»

В нашей Солнечной системе переход жизни из океанов на сушу произошел несколько сотен миллионов лет назад, что совпало с тем временем, когда магнитное торможение на Солнце начало ослабевать. Молодые звезды бомбардируют свои планеты радиацией и заряженными частицами, которые враждебны развитию сложной жизни, но более старые звезды, по-видимому, обеспечивают более стабильную среду. По словам Меткалфа, результаты команды показывают, что лучшие места для поиска жизни за пределами нашей Солнечной системы могут находиться вокруг звезд среднего и старшего возраста.

Информация от: Потсдамским институтом астрофизики Лейбница.