Беру телескоп и ловлю биомассы звезды — в них скрыта смерть для любой землеподобной планеты

Иногда единственный выброс звёздной плазмы может стереть атмосферу планеты и лишить её даже теоретических шансов на жизнь. Впервые в истории учёным удалось зафиксировать корональный выброс массы (КВМ) у звезды, отличной от Солнца.

Этот выброс ионизированной материи произошёл у красного карлика StKM 1-1262, и его последствия в случае наличия рядом планеты с атмосферой могли бы быть катастрофическими. Это открытие заставляет пересмотреть устойчивость планет у самых распространённых звёзд в галактике — M-карликов.

Почему это открытие уникально

До сих пор астрономы наблюдали корональные выбросы массы только у Солнца. Эти явления сопровождаются выбросами гигантских облаков плазмы со скоростью в тысячи километров в секунду. На Земле такие выбросы вызывают геомагнитные бури, нарушают работу спутников, но защищённость планеты магнитным полем и плотной атмосферой минимизирует ущерб.

А как у других звёзд? Несмотря на множество наблюдений за вспышками на других светилах, КВМ не удавалось подтвердить у них напрямую. Это порождало гипотезу: возможно, у звёзд с более сильным магнитным полем КВМ не происходят вовсе — выброс "запирается" в короне.

Что изменилось? Команда исследователей под руководством Джозефа Каллингема из Нидерландского института радиоастрономии с помощью радиотелескопа LOFAR зафиксировала радиовсплеск типа II — сигнатуру, которая считается прямым доказательством КВМ.

Что произошло со StKM 1-1262

Звезда StKM 1-1262 — тусклый M-карлик, радиусом примерно две трети солнечного. Она находится в относительной близости от Солнечной системы и входит в число звёзд, активно наблюдаемых в поисках экзопланет. Именно M-карлики считаются "перспективными целями" для поиска жизни: их много, они долговечны, а планеты вокруг них легче обнаружить.

Что зафиксировала команда?

• радиовсплеск продолжительностью, характерной для КВМ;

• скорость выброса: 2400 км/с, что превышает средние показатели солнечных КВМ;

• признаки ударной волны, сопровождающей выброс.

Почему это важно? Радиовсплеск типа II связан с движением фронта ударной волны через плазму. Это явление невозможно объяснить одной лишь звездной вспышкой — оно требует массивного, ускоренного выброса материи.

Опасность для экзопланет в зоне обитаемости

Если бы рядом с StKM 1-1262 находилась планета с атмосферой, подобной земной, она бы оказалась незащищённой перед КВМ. Даже наличие магнитного поля вряд ли спасло бы её от серьёзных потерь атмосферы.

Что происходит при попадании КВМ в атмосферу?

• магнитное поле планеты сжимается;

• заряженные частицы проникают в верхние слои атмосферы;

• начинается ионизация и разогрев;

• молекулы уносятся в космос.

Что говорит модель? По оценке команды, один такой мощный КВМ способен буквально обрушить атмосферу на поверхность, стерилизовав всё, что потенциально может быть живым.

Насколько часто происходят такие выбросы? Модель предсказывает, что средняя частота — один выброс в 500 лет для типичного M-карлика. Это может показаться редкостью, но по меркам астробиологии — это убийственная частота. За миллионы лет существования планеты в зоне обитаемости это означает десятки разрушительных выбросов.

Почему именно M-карлики — проблема

M-карлики составляют около 70% всех звёзд в окрестностях Солнца. Они давно считаются оптимальной целью для поиска экзожизни — потому что малы, тусклы и удобны для наблюдений. Но чем больше учёные изучают их, тем больше возникает опасений.

В чём суть?

• они часто испускают рентгеновские и ультрафиолетовые вспышки;

• магнитные поля у них намного мощнее солнечного;

• они могут удерживать КВМ в короне, создавая гипотетическую нестабильность;

• планеты в обитаемой зоне таких звёзд находятся ближе, а значит — под постоянной угрозой.

Что говорит Абель Мендес из Университета Пуэрто-Рико? Он подчёркивает, что опасения по поводу обитаемости у M-карликов не безосновательны: даже если атмосфера сформируется, она может быть уничтожена в течение геологически короткого времени.

Как работает система наблюдения LOFAR

LOFAR — это сеть из более чем 20 000 антенн, раскиданных по Европе. Она позволяет в режиме реального времени отслеживать крупные участки неба в низкочастотном радиодиапазоне.

Что сделала команда Каллингема?

1. Обследовала 86 000 ближайших звёзд;

2. Наблюдала каждый участок неба в течение 8 часов подряд;

3. Зафиксировала всего один радиовсплеск II типа — от StKM 1-1262.

Что это говорит об уровне сложности задачи? Настолько редкие события крайне трудно засечь. Но именно эта наблюдательная стратегия позволила впервые доказать наличие КВМ у звезды не-Солнца.

Будут ли продолжения? Сейчас команда LOFAR совместно с Альварадо-Гомесом работает над уточнением моделей поведения корон у M-карликов с учётом новых данных.

Что это значит для поиска жизни за пределами Земли

Космический телескоп "Джеймс Уэбб" уже приступил к поиску атмосфер у каменистых экзопланет, вращающихся вокруг M-карликов. Пока результаты неутешительны: атмосферы либо слишком тонкие, либо вовсе отсутствуют.

Можно ли считать это следствием КВМ? Возможно. Если мощные выбросы происходят даже раз в 500 лет, они могут полностью уничтожить атмосферу до того, как в ней появятся устойчивые биологические процессы.

Есть ли шанс на жизнь у планет у M-карликов? Да, но только если:

• у планеты очень мощное магнитное поле;

• быстро формируется плотная атмосфера;

• она обладает средствами восстановления утраченных газов (например, вулканизмом);

• выбросы КВМ происходят реже, чем предполагается.

Иначе говоря, устойчивость экзожизни в таких условиях ставится под сомнение. И поисковикам жизни вне Земли, возможно, придётся пересмотреть приоритеты и сместить фокус на другие типы звёзд — например, на более стабильные K-карлики или аналоги Солнца.