Астрономія
Астрономія

Існування атмосфер планет біля старих М-карликів визнали малоімовірним

Астрономи проаналізували дані спостережень «Габбла» та «Чандри» за зіркою Барнарда, щоб вивчити високоенергетичне середовище навколо старих червоних М-карликів. Виявилося, що такі зірки створюють спалахи 25% часу свого існування. Атмосфери планет, що знаходяться у придатній для життя зоні біля таких світил, втрачатимуть 90 земних атмосфер кожен мільярд років. Препринт статті доступний на сайті arXiv.org.

Що відомо про екзопланети біля червоних карликів?

Якщо екзопланета знаходиться у придатній для життя зоні біля своєї зірки, на її поверхні може існувати вода у рідкому вигляді. Найближчі відомі планети земної групи у цій зоні обертаються навколо червоних М-карликів. Це, наприклад, Proxima Cen b та планети системи TRAPPIST-1. Довготривала стабільність атмосфер позасонячних планет, схожих на Землю, критично залежить від рівнів рентгенівського та ультрафіолетового випромінювання їхніх зірок. Підвищений потік ультрафіолету від молодого Сонця призвів до значних втрат кисню і вуглецю на ранній Землі. Опромінення середовища придатної для життя зони навколо М-карликів більше ніж в 10 разів перевищує середнє значення системи Земля-Сонце. Справа в тому, що така зона біля червоних карликів знаходиться значно ближче до зірки. До того ж, на ранньому етапі існування світність M-карликів у 10-50 разів вища, аніж у сонцеподіних зірок. Високоенергетичне випромінювання залишається активним у системах навколо М-карликів на кілька мільярдів років довше. На Землі у цей час вже зароджувалося життя.

Що аналізували астрономи?

Дослідники вирішили вивчити середовище навколо старих червоних М-карликів. У якості зразка вони обрали зірку Барнарда, вік якої становить приблизно 10 мільярдів років — вдвічі більше, ніж вік Сонця. Зірка знаходиться на відстані 6 світлових років від Землі. За допомогою даних телескопа «Габбла» та обсерваторії «Чандри» вчені зафіксували два ультрафволетових та один рентгенівський спалах. Це дозволило встановити, що, незважаючи на свій старий вік, зірка Барнарда створює високоенергетичні спалахи 25% часу.

Chandra X-ray Observatory / YouTube

Про що це говорить?

Дослідники використали отримані спостереження для розрахунку втрати маси атмосфери гіпотетичної землеподібної планети у придатній для життя зоні біля зірки Барнарда. Результати моделювання свідчать про те, що звичайний потік ультрафіолетового та рентгенівського випромінювання зірки Барнарда підвищує температуру екзосфери такої планети до рівня сучасної системи Сонце-Земля і не призводить до катастрофічної атмосферної втрати. На відміну від цього, спалахи зірки є досить великими, щоб створити значне розширення атмосфери. Астрономи оцінюють, що втрати атмосфери внаслідок таких подій становлять близько 90 земних атмосфер на мільярд років. Навіть якщо атмосфера землеподібних планет може пережити початкові 5 мільярдів років високої активності своєї зірки, або якщо на таких планетах може виникати атмосфера другого покоління, пізніше стабільність газової оболонки залежатиме від викидів М-зірок. Це знижує шанси на зародження життя у такому середовищі.