Вопрос о том, могут ли красные карлики поддерживать обитаемые планеты, является предметом дебатов на протяжении десятилетий. С взрывом открытий экзопланет за последние два десятилетия дебаты стали еще более значимыми. Для начала, звезды M-типа (красные карлики) являются наиболее распространенными во Вселенной, составляя 75% звезд в нашей галактике. Кроме того, исследования экзопланет показывают, что красные карлики особенно хороши в формировании похожих на Землю каменистых планет, которые вращаются в пределах своих околосолнечных обитаемых зон (CHZ).
К сожалению, значительное количество исследований показало, что планеты, вращающиеся вокруг красных карликовых солнц, будут подвержены большому количеству вспышек, включая некоторые настолько мощные, что их называют «супервспышками». В недавнем исследовании, проведенном Гавайским университетом, группа астрофизиков обнаружила, что красные карлики могут производить звездные вспышки со значительно большим количеством дальнего ультрафиолетового излучения, чем предполагалось ранее. Их выводы могут иметь радикальные последствия для изучения экзопланет и поиска внеземной жизни на близлежащих каменистых планетах.
Исследование было проведено под руководством Веры Л. Бергер, стипендиата Черчилля и аспирантки-исследователя, которая в настоящее время работает в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, ранее работала в Институте астрономии Гавайского университета (UHIfA). К ней присоединились коллеги из UHIfA, Центра космологии и физики астрочастиц (CCAP) в Университете штата Огайо и Сиднейского института астрономии (SIfA). Их выводы были опубликованы в статье под названием «Звездные вспышки светятся в дальнем ультрафиолете», которая недавно была опубликована в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
В последние годы дебаты относительно обитаемости красных карликов были сосредоточены на двух основных областях: приливной захват и вспышечная активность. Первая возникает из того факта, что каменистые планеты, вращающиеся вокруг ЦМЗ красного карлика, находятся достаточно близко, чтобы их вращение было идеально синхронизировано с их орбитой, что означает, что одна сторона постоянно обращена к звезде. Это также означает, что сторона, обращенная к Солнцу, будет подвержена мощным солнечным вспышкам, которые очень характерны для более холодных звезд М-типа с малой массой. В прошлом исследования показали, что планета, подвергшаяся этой мощной вспышечной активности, вероятно, лишится своей атмосферы.
Однако другие исследования показали, что планеты с магнитным полем и достаточно плотной атмосферой все еще могут поддерживать жизнь. Более того, недавние исследования продемонстрировали, что красные карлики испускают свои самые мощные вспышки (также известные как «супервспышки») со своих полюсов, тем самым щадя планеты, которые вращаются вокруг них. Для своего исследования Бергер и ее команда использовали архивные данные с NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX) — космического ультрафиолетового телескопа, выведенного из эксплуатации в 2013 году. Используя новые вычислительные методы, команда искала в этих данных доказательства вспышек от 300 000 близлежащих звезд.
В целом они обнаружили 182 вспышки от 158 звезд в пределах около 326 световых лет (100 парсеков) от Солнца в ближнем ультрафиолетовом (NUV) и дальнем ультрафиолетовом (FUV) диапазонах длин волн. Эти результаты бросают вызов существующим моделям звездных вспышек и обитаемости экзопланет, которые предсказывают, что вспышки будут производить больше NUV, чем FUV-излучения. Однако их наблюдения показали, что распределение FUV-излучения было в три раза более энергичным (в среднем) и до двенадцати раз больше, чем предсказывают текущие модели. Как объяснил Бергин в недавнем пресс-релизе UH:
«Считалось, что лишь немногие звезды генерируют достаточно ультрафиолетового излучения посредством вспышек, чтобы повлиять на обитаемость планет. Наши результаты показывают, что гораздо больше звезд могут обладать такой способностью… Наша работа проливает свет на необходимость дальнейшего изучения воздействия звездных вспышек на экзопланетную среду. Использование космических телескопов для получения ультрафиолетовых спектров звезд будет иметь решающее значение для лучшего понимания происхождения этого излучения».
На Земле ультрафиолетовое излучение имело жизненно важное значение для развития жизни, какой мы ее знаем. В то время как ближний УФ-излучение (УФ-А, 400–300 нм) играет важную роль в образовании витамина D кожей, длительное воздействие может привести к солнечным ожогам, повышенному риску меланомы и катаракте. Средневолновое УФ-излучение (УФ-В, 300–200 нм) может вызывать повреждения на молекулярном уровне, влияя на дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), истинные строительные блоки жизни. Благодаря магнитному полю Земли и плотной атмосфере очень мало УФ-излучения ниже 290 нм достигает поверхности.
Однако, как указывает группа в своем исследовании, воздействие дальнего УФ-излучения (от 200 нм до 10 нм), вызванного вспышками звезд, может серьезно повлиять на обитаемость планеты, от разрушения атмосферы планеты до угрозы формирования строительных блоков РНК. «Изменение на три равно разнице в УФ-излучении летом от Анкориджа, Аляска, до Гонолулу, где незащищенная кожа может получить солнечный ожог менее чем за 10 минут», — сказал соавтор Бенджамин Дж. Шаппи из Гавайского университета.
Хотя точная причина этих более сильных FUV-излучений неясна, команда полагает, что излучение вспышки может быть сконцентрировано на определенных длинах волн, возможно, из-за таких элементов, как углерод и азот в составе звезды. Они подчеркивают, что необходимо больше данных для определения источника этих излучений и лучшего понимания ультрафиолетовой светимости красного карлика. Эти результаты могут указывать на то, что большинство звезд в нашей галактике не могут поддерживать жизнь (в том виде, в каком мы ее знаем), что может иметь радикальные последствия для астробиологии и даже может быть возможным ответом на парадокс Ферми!
Дополнительная литература: Гавайский университет, МНРАС
