Астрофизики из Университета Райса именно этим и занимаются, создавая компьютерную модель, которая поможет судить о том, как собственная атмосфера звезды влияет на ее планеты, к лучшему или к худшему.
Сужая условия для обитаемости, они надеются улучшить поиск потенциально обитаемых планет.
Астрономы подозревают, что у большинства из миллиардов звезд на небе есть хотя бы одна планета. На сегодняшний день наземные наблюдатели заметили около 4000 из них.
Ведущий автор и аспирантка Райс Элисон Фарриш и ее научный руководитель, физик-солнечник Дэвид Александер, провели первое исследование своей группы, чтобы охарактеризовать среду «космической погоды» звезд, отличных от нашей, чтобы увидеть, как она повлияет на магнитную активность вокруг экзопланеты.
Это первый шаг в финансируемом Национальным научным фондом проекте по исследованию магнитных полей вокруг самих планет.
«С помощью современных технологий невозможно определить, имеет ли экзопланета защитное магнитное поле или нет, поэтому в этой статье основное внимание уделяется так называемому магнитному полю астеросферы», – сказал Фарриш. "Это межпланетное расширение звездного магнитного поля, с которым будет взаимодействовать экзопланета."
В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, исследователи расширяют модель магнитного поля, которая объединяет то, что известно о переносе солнечного магнитного потока – движение магнитных полей вокруг, сквозь и исходящих от поверхности Солнца – на широкий диапазон. звезд с разным уровнем магнитной активности. Затем модель используется для моделирования межпланетного магнитного поля, окружающего эти моделируемые звезды.
Таким образом, они смогли выдвинуть гипотезу о потенциальной среде, в которой находятся такие «популярные» экзопланетные системы, как Росс 128, Проксима Центавра и TRAPPIST 1, все карликовые звезды с известными экзопланетами.
Ни одной звезды никогда не бывает.
Плазма на его поверхности постоянно взбалтывается, создавая возмущения, которые посылают сильные магнитные поля (например, те, что заложены в солнечном ветре Солнца) далеко в космос. Собственная магнитосфера Земли помогает сделать ее безопасной гаванью для жизни, но так ли это для какой-либо экзопланеты, еще предстоит определить.
«Для большинства людей планета« обитаемая зона »традиционно означает, что на ней есть температура, подходящая для жидкой воды», – сказал Фарриш. "Но в этих конкретных системах планеты настолько близки к своим звездам, что есть другие соображения.
В частности, очень важным становится магнитное взаимодействие."
Эти планеты «Златовласки» могут иметь температуру и атмосферное давление, которые позволяют существовать животворной воде, но, вероятно, вращаются слишком близко к своим звездам, чтобы избежать воздействия сильных магнитных полей звезды и связанного с ними излучения.
«В зависимости от того, где она находится в расширенном магнитном поле звезды, по оценкам, некоторые из этих экзопланет обитаемой зоны могут потерять свою атмосферу всего за 100 миллионов лет», – сказал Александр. "Это действительно короткий срок с точки зрения астрономии.
На планете могут быть подходящие условия температуры и давления для обитания, и могут образоваться простые формы жизни, но это все, что им нужно. Атмосфера будет удалена, а излучение на поверхности будет довольно интенсивным.
«Когда у вас нет атмосферы, у вас теперь есть все ультрафиолетовое и рентгеновское излучение звезды поверх излучения частиц», – сказал он. «Мы хотим лучше понять это взаимодействие и иметь возможность сравнивать его с наблюдениями в будущем. И способность направлять и определять характер этих будущих наблюдений будет действительно полезной."
Ключевыми параметрами в модели являются звездное число Россби, которое определяет, насколько активна звезда, и поверхность Альфвена, которая определяет, где астеросферное магнитное поле эффективно отделяется от звезды.
«Наша модель позволяет нам определить некоторые ключевые характеристики активности звезды в отношении появления и переноса потока в течение звездного цикла», – сказал Александр. "Это позволяет прямое сравнение с наблюдениями, которые в настоящее время очень редки для звезд, кроме Солнца, и средство, с помощью которого потенциально можно охарактеризовать некоторые из ключевых физических атрибутов экзопланет через их взаимодействие со звездным полем."
«Все планетные системы, которым люди в настоящее время уделяют большое внимание – Росс, Проксима и TRAPPIST – вызывают интерес, потому что у них есть планеты в их обитаемых зонах, но, согласно нашим расчетам, большинство из них попадают в означают поверхность Альфвена, – сказал Фарриш. "Это создает потенциал для прямой магнитной связи между звездой и планетой, что в большей степени приведет к потере атмосферы планеты."
Одна такая планета вращается вокруг Проксимы Центавра. «Звезда в одну седьмую размера Солнца, а планета в 20 раз ближе», – сказал Александр. "Это хорошо для температуры, но плохо для магнитных условий.Фарриш и Александр отмечают, что команда обнаружила одну исключительную систему в GJ 3323, M-карликовой звезде, которая содержит две «суперземли», обнаруженных в 2017 году.
Один, GJ 3323 b, находится в обитаемой зоне звезды, но также и на поверхности Альфвена. Другой, GJ 3323 c, вращается за пределами поверхности Альфвена, но, к сожалению, далеко за пределами обитаемой зоны.
«Я осторожен, чтобы не сказать, что есть одна система, которая нас всех волнует, но наличие двух планет одинакового размера одного возраста по обе стороны от поверхности Альфвена может оказаться полезным, когда наблюдения улучшатся, для изучения того, как формируются магнитные поля. в экзопланетах ", – сказал Александр.