Мощные звездные вспышки могут не мешать жизни на экзопланетах, но облегчить её обнаружение

Звездные вспышки, испускаемые звездами, представляют собой внезапные магнитные всплески. На Земле солнечные вспышки иногда повреждают спутники и нарушают радиосвязь. В других местах Вселенной мощные звездные вспышки также способны истощать и разрушать атмосферные газы, такие как озон. Без озона вредные уровни ультрафиолетового излучения могут проникать в атмосферу планеты, тем самым уменьшая ее шансы укрыться на поверхности.

Объединив трехмерную химию атмосферы и моделирование климата с данными наблюдаемых вспышек у далеких звезд, группа под руководством Северо-Западного университета обнаружила, что звездные вспышки могут играть важную роль в долгосрочной эволюции атмосферы планеты и ее обитаемости.

«Мы сравнили химический состав атмосферы планет, испытывающих частые вспышки, с планетами, не испытывающими вспышек. Долгосрочный химический состав атмосферы очень отличается», - сказал автор исследования Говард Чен. «Непрерывные вспышки фактически приводят состав атмосферы планеты к новому химическому равновесию».

«Мы обнаружили, что звездные вспышки не могут препятствовать существованию жизни», - добавил Дэниел Хортон, старший автор исследования. «В некоторых случаях вспышки не разрушают весь атмосферный озон. У жизни на поверхности все еще есть шанс на борьбу».

Все звезды, включая наше Солнце, вспыхивают или случайным образом выделяют накопленную энергию. К счастью для землян, солнечные вспышки обычно оказывают минимальное влияние на планету.

«Наше Солнце больше похоже на нежного гиганта», - сказала Эллисон Янгблад, астроном из Университета Колорадо и соавтор исследования. «Оно старше и не так активно, как более молодые и маленькие звезды. У Земли также есть сильное магнитное поле, которое отклоняет разрушительные солнечные ветры».

К сожалению, большинству потенциально пригодных для жизни экзопланет повезло меньше. Чтобы планеты были жизнеспособны, они должны быть достаточно близко к звезде, чтобы вода не замерзла, но не настолько близко, чтобы она испарялась.

«Мы изучали планеты, вращающиеся в обитаемых зонах карликовых звезд классов M и K - наиболее распространенных звезд во Вселенной», - сказал Хортон. «Обитаемые зоны вокруг этих звезд уже, потому что звезды меньше и менее мощные, чем звезды, подобные Солнцу. С другой стороны, считается, что карликовые звезды класса M и K испускают более частые вспышки, чем Солнце, а у их планет, находящихся в приливной блокировке, маловероятно наличие магнитных полей, помогающих отклонять звездные ветры».

Чен и Хортон ранее провели исследование долгосрочных климатических средних значений карликовых звездных систем класса М. Вспышки происходят в течение нескольких часов или дней. Хотя эти короткие временные рамки сложно смоделировать, включение эффектов вспышек важно для формирования более полной картины атмосфер экзопланет. Исследователи достигли этого, включив данные о вспышках из исследования НАСА TESS, запущенного в 2018 году, в свои модели.

Если на карликовых экзопланетах классов M и K есть жизнь, то предыдущие исследования предполагают, что звездные вспышки могут облегчить обнаружение. Например, звездные вспышки могут увеличить количество газов, указывающих на жизнь (таких как диоксид азота, закись азота и азотная кислота), от незаметных до обнаруживаемых уровней.

«Явления космической погоды обычно рассматриваются как ущерб для обитаемости», - сказал Чен. «Но наше исследование количественно показывает, что некоторая космическая погода действительно может помочь обнаружить признаки важных газов, которые могут указывать на биологические процессы».

В этом исследовании участвовали исследователи с широким спектром знаний и опыта, включая ученых-климатологов, ученых-экзопланет, астрономов, теоретиков и наблюдателей.

Исследование опубликовано 21 декабря в журнале Nature Astronomy.