Жизнь возле звезд с низкой массой

Низкомассивные звезды являются в настоящее время наиболее перспективными объектами при поиске потенциально пригодных для жизни планет. Вместе с тем новые исследования показывают, что некоторые из этих звезд производят значительное количество ультрафиолетового (УФ) излучения на протяжении всей своей жизни. Это излучение может препятствовать развитию жизни на планетах, находящихся на орбитах таких звезд.

М-карлики – это звезды, которые являются более холодными и менее массивным, чем наше Солнце, и являются наиболее распространенным типом звезд в Галактике, а это означает, что нам нужно понять влияние, оказываемое ими на свои планеты.

Обнаружение планет земного типа, находящихся в обитаемой зоне – той области вокруг звезды, где жидкая вода может существовать на поверхности планеты, используя метод транзита, достаточно трудно. Отчасти это происходит потому, что мы видим лишь очень небольшое снижение интенсивности света, когда планета пересекает звезду. Еще одна причина – орбиты планет достаточно длинные, и нам приходится ждать несколько лет, чтобы наблюдать несколько транзитов подряд. Однако, поскольку М-карлики меньше и прохладнее, чем Солнце, планеты в их обитаемой зоне намного ближе к звезде, что приводит к большим и более частым изменениям интенсивности регистрируемого света, что облегчает их обнаружение.

Это делает M-карлики идеальными кандидатами при поиске потенциально пригодных для жизни планет. Проводимые исследования позволили обнаружить планеты земного типа в обитаемых зонах были вокруг известных M-карликов, включая Proxima CentauriTRAPPIST-1 и Ross 128.

 Эволюция звезд и уровень ультрафиолета

В статье астрофизиков Адама Шнайдера и Евгении Школьник из Университета штата Аризона, недавно опубликованной в «Астрономическом журнале», было описано, что самые горячие и самые массивные М-карлики, называемые «ранним типом», излучают различное количество УФ-излучения в течение их жизни по сравнению с менее массивными и более холодными «средними» и «поздними» М-карликами. В документе использовались наблюдения, полученные с помощью космического аппарата NASA «Galaxy Evolution Explorer» (GALEX), предназначенного для изучения нескольких популяций M-карликов в ультрафиолетовом спектре.

Известно, что M-карлики излучают более высокие уровни потенциально опасного ультрафиолетового излучения, чем звезды, подобные нашему Солнцу. Ультрафиолетовое излучение может разрушать атмосферы планет и оказывать пагубное влияние на их биологию. УФ также может влиять на количество молекул в атмосферах, включая углекислый газ, кислород и озон. Ультрафиолетовый свет может разрушать молекулы углекислого газа до их атомных компонентов, производя атомный кислород, который затем объединяется с молекулярным кислородом и образует озон. Озон легче обнаружить, чем кислород, и он часто считается потенциальным биомаркером наличия жизни, поэтому чрезмерное ультрафиолетовое излучение, приводящее к образованию дополнительного озона, может создавать ложные срабатывания, если мы будем считать избыточный озон биологическим продуктом. Поэтому понимание уровней УФ-излучения, испускаемого M-карликами, важно для оценки наблюдений за их атмосферой.

атмосфера М-карлика

Несмотря на то, что планета, вращающаяся вокруг красного карлика, может находиться в обитаемой зоне, позволяя жидкой воде существовать на ее поверхности, ультрафиолетовое излучение звезды может повлиять на химию ее атмосферы. Источник изображения: М. Вайс / CfA.

Цель программы «Обитаемые зоны M-карликов во времени» (HAZMAT) заключается в изучении результатов УФ-наблюдений, необходимых чтобы понять, как нестабильность звезд с низкой массой изменяется со временем. Исследователи использовали GALEX для наблюдения за большой выборкой M-карликов с установленным возрастом от десяти миллионов до пяти миллиардов лет.

Результаты исследования

Результаты работы показали, что звезды среднего и позднего типа с низкой массой сохраняют высокий уровень УФ-активности с очень плавным уменьшением с течением времени по сравнению с М-карликами раннего типа, у которых уровни УФ-излучения снижаются быстрее.

Уровни УФ-излучения очень сильно различаются у М-карликов раннего типа, однако этого не наблюдается у звезд позднего типа. Это может быть связано с влиянием вращения звезды. Самые низкомассивные звезды полностью конвективны, это означает, что звездный материал распространяется конвективными течениями по всей звезде. Звезды с более высокой массой разделяются на разные зоны – радиационную зону, и также конвективную зону, где энергия распространяется с помощью излучения. Звезды начинают свою жизнь, быстро вращаясь, а затем со временем замедляются, когда теряют импульс, испуская звездный ветер. Звездный ветер не очень эффективен в полностью конвективных звездах, поэтому ожидается, что звезды позднего типа будут быстро вращаться намного дольше, чем звезды раннего типа.

Не для жизни

Результаты показывают, что М-карлики с низкой массой производят стойкое УФ-излучение, что может исключать возможность жизни на любых планетах на их орбитах, в том числе вокруг TRAPPIST-1 и Proxima Centauri.

«Если количество звездного ультрафиолетового потока, падающего на планету, вредно для жизни на этой планете, тогда ранние М-карлики не лучшее место для ее поиска», – говорит Шнайдер.  «Но, скорее всего, все не так просто. На первый взгляд может показаться, что наша работа утверждает, что звезды, такие как TRAPPIST-1 и Proxima Centauri, могут с меньшей вероятностью иметь обитаемые планеты из-за продолжительной УФ-активности звезд с низкой массой. Но само понятие обитаемости чрезвычайно сложно и есть много других факторов помимо потока ультрафиолетового излучения, которые необходимо учитывать ».

Недавние исследования, проведенные командой в Гарвардском университете во главе с Сукритом Ранджаном, предполагают, что планеты вокруг звезд с низкой массой могут даже не получить достаточного количества нужного типа УФ-излучения, необходимого для пребиотической химии. «Я думаю, еще слишком рано говорить наверняка, является ли длительная УФ-активность в принципе «хорошей» или «плохой» для карлика позднего типа, – добавляет Шнайдер.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: