Число внесолнечных планет недавно достигло важной вехи: в 4243 солнечных системах подтверждено 5500 кандидатов. Имея так много экзопланет, доступных для изучения, астрономы многое узнали о типах планет в нашей галактике и пересмотрели некоторые предвзятые представления. Это включает в себя концепцию «обитаемости» и вопрос о том, является ли Земля мерилом, по которому ее следует измерять – то есть, могут ли существовать «сверхобитаемые» экзопланеты? – а также концепция околосолнечной обитаемой зоны (ОЧЗ).
Традиционно астрономы определяли обитаемые зоны в зависимости от типа звезды и орбиты, на которой планета будет достаточно теплой, чтобы на ее поверхности могла поддерживаться жидкая вода. Но в последние годы учитывались и другие факторы, в том числе наличие планетарных магнитных полей и то, получают ли они достаточно ультрафиолетового света. В недавнем исследовании команда из Университета Райса расширила определение обитаемой зоны, включив в него магнитное поле звезды. Их результаты могут иметь важное значение для поиска жизни на других планетах (также известного как астробиология).
В состав исследовательской группы входили Энтони С. Аткинсон, аспирант кафедры физики и астрономии Университета Райса, профессор Дэвид Александер, директор Космического института Райса и член Техасского консорциума аэрокосмических исследований и космической экономики, и Элисон О. Фарриш, научный сотрудник НАСА по постдокторской программе в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. Статья с описанием их результатов «Изучение влияния звездного магнетизма на потенциальную обитаемость экзопланет» появилась 9 июля в Астрофизический журнал.
На Земле наличие собственного магнитного поля имело решающее значение для возникновения и развития жизни, какой мы ее знаем. Без этого магнитного поля наша атмосфера давно была бы разорвана энергичными частицами, исходящими от Солнца – как это произошло с Марсом. Помимо атмосферы Земли, магнитное поле нашей планеты обеспечивает попадание на поверхность ограниченного количества солнечной и космической радиации. По этой причине астробиологи считают, что планетарное магнитное поле имеет решающее значение для определения того, пригодна ли экзопланета для жизни или нет.
Еще одним фактором является то, как сила магнитного поля планеты и ее взаимодействие с магнитным полем родительской звезды влияют на обитаемость. Экзопланете не только нужно сильное поле, чтобы защитить ее от звездной активности (солнечные вспышки и т. д.), но ей также необходимо вращаться достаточно далеко, чтобы избежать прямого магнитного соединения со своей звездой. «Увлечение экзопланетами проистекает из нашего желания лучше понять нашу собственную планету», — сказал профессор Александер в недавнем пресс-релизе Университета Райса. «Вопросы о формировании Земли и ее обитаемости являются основными движущими силами нашего исследования этих далеких миров».
Магнитные взаимодействия между планетами и их звездами называются «космической погодой». В ходе своего исследования команда исследовала 1546 экзопланет, чтобы определить, вращаются ли они внутри или за пределами альфвеновского радиуса своей родительской звезды — расстояния, на котором звездный ветер отделяется от звезды. Это должно было охарактеризовать активность звезд, известную по числу Россби (Ro) — отношению между периодом вращения звезды и периодом ее конвективного обращения.
Планеты, вращающиеся в пределах этого радиуса, будут напрямую магнитно взаимодействовать с короной звезды, вызывая значительное разрушение атмосферы и исключая их как возможных кандидатов на обитаемость. Это явление наблюдалось с помощью TRAPPIST-1 и его системы из семи экзопланет. Изучив экзопланеты в ходе своего исследования, они обнаружили, что только две планеты отвечают всем условиям потенциальной обитаемости. Это были K2-3 d и Kepler-186 f, две экзопланеты размером с Землю, расположенные на расстоянии 144 и 579 световых лет от Земли соответственно.
Эти планеты вращаются вокруг своих звезд внутри CHZ, лежат за пределами их альфвеновского радиуса и имеют достаточно сильные магнитные поля, чтобы защитить их от звездной активности. «Хотя эти условия необходимы для того, чтобы на планете поддерживалась жизнь, они не гарантируют этого», — сказал Аткинсон. «Наша работа подчеркивает важность учета множества факторов при поиске обитаемых планет».
Эти результаты подчеркивают необходимость продолжения наблюдений при изучении экзопланетных систем и рассмотрении того, какие факторы привели к появлению жизни здесь, на Земле. Они также свидетельствуют о текущих усилиях астрономов и астробиологов по уточнению определения «обитаемой зоны» и обеспечению более детального понимания. Таким образом, это исследование может помочь уточнить поиск внеземной жизни, позволяя ученым еще больше сузить области поиска.
Дальнейшая информация: Университет Райса, Астрофизический журнал
