Старі зірки можуть бути основним місцем для пошуку інопланетного життя

Колись у космічні часи вчені припустили, що зірки застосовують вічне магнітне гальмо, спричиняючи нескінченне сповільнення свого обертання. За допомогою нових спостережень і складних методів вони тепер зазирнули в магнітні секрети зірки та виявили, що вони не такі, як вони очікували. Космічні гарячі точки для пошуку інопланетних сусідів можуть бути навколо зірок, які переживають кризу середнього віку та навіть пізніше.

Це новаторське дослідження, яке проливає світло на магнітні явища та придатне для життя середовище, було опубліковано в The Astrophysical Journal Letters.

У 1995 році швейцарські астрономи Майкл Майор і Дідьє Келоз оголосили про перше відкриття планети за межами нашої Сонячної системи, що обертається навколо далекої сонцеподібної зірки, відомої як 51 Пегас. З того часу було знайдено понад 5500 так званих екзопланет, що обертаються навколо інших зірок у нашій галактиці, і у 2019 році двоє вчених розділили Нобелівську премію з фізики за новаторську роботу. Цього тижня міжнародна група астрономів опублікувала нові спостереження 51 Pegasi, припускаючи, що нинішнє магнітне середовище навколо зірки може бути особливо сприятливим для розвитку складного життя.

Такі зірки, як Сонце, народжуються зі швидким обертанням, що створює сильне магнітне поле, яке може бурхливо спалахнути, бомбардуючи їхні планетарні системи зарядженими частинками та шкідливим випромінюванням. Протягом мільярдів років обертання зірки поступово сповільнюється, оскільки її магнітне поле тягнеться крізь вітер, що тече з її поверхні, процес, відомий як магнітне гальмування. Повільніше обертання створює слабше магнітне поле, і обидві властивості продовжують знижуватися разом, живлячись одна іншою.

Донедавна астрономи припускали, що магнітне гальмування триває нескінченно довго, але нові спостереження почали заперечувати це припущення.

«Ми переписуємо підручники про те, як обертання та магнетизм у старих зірках, таких як Сонце, змінюються після закінчення середини їх життя», — каже керівник групи Тревіс Меткалф, старший науковий співробітник White Dwarf Research Corporation у Голдені, Колорадо, США. «Наші результати матиме важливі наслідки для зірок із планетними системами та їхні перспективи розвитку розвинених цивілізацій».

Клаус Штрасмайер, директор Інституту астрофізики Лейбніца в Потсдамі, Німеччина, і співавтор дослідження, додає: «Це тому, що ослаблене магнітне гальмування також гальмує зоряний вітер і зменшує ймовірність руйнівних вивержень».

Команда астрономів зі Сполучених Штатів і Європи поєднала спостереження за 51 пегасом із супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) із передовими вимірюваннями його магнітного поля з Великого бінокулярного телескопа (LBT) в Арізоні за допомогою Потсдамської поляриметричної та спектроскопічної системи Echelle. Інструмент (ПЕПСІ).

Хоча екзопланета, яка обертається навколо 51 Пегаса, не проходить перед своєю материнською зіркою, як видно із Землі, сама зірка демонструє незначні варіації яскравості в спостереженнях TESS, які можна використовувати для вимірювання радіуса, маси та віку зірки — відомого методу. як астеросейсмологія.

У той же час магнітне поле зірки накладає невелику поляризацію на світло зірки, що дозволяє PEPSI на LBT створювати магнітну карту поверхні зірки під час обертання зірки — метод, відомий як Зеєман-Допплерівське зображення. Разом ці вимірювання дозволили команді оцінити поточне магнітне середовище навколо зірки.

Попередні спостереження космічного телескопа NASA Kepler вже показали, що магнітне гальмування може суттєво ослабнути після досягнення віку Сонця, порушуючи тісний зв’язок між обертанням і магнетизмом у старих зірках. Однак докази цієї зміни були непрямими, вони спиралися на вимірювання швидкості обертання зірок із широким діапазоном віку. Було ясно, що обертання перестало сповільнюватися десь близько віку Сонця (4,5 мільярда років), і що ослаблене магнітне гальмування у старих зірок могло відтворити таку поведінку.

Однак лише прямі вимірювання магнітного поля зірки можуть встановити основні причини, а цілі, які спостерігав Кеплер, були занадто слабкими для спостережень LBT. Місія TESS почала збирати вимірювання у 2018 році — подібно до спостережень Кеплера, але для найближчих і найяскравіших зірок на небі, включаючи 51 Пегас.

Протягом останніх кількох років команда почала використовувати PEPSI на LBT для вимірювання магнітних полів для кількох цілей TESS, поступово будуючи нове розуміння того, як магнетизм змінюється в таких зірках, як Сонце, у міру їх старіння. Спостереження показали, що магнітне гальмування раптово змінюється у зірок, які трохи молодші за Сонце, стаючи більш ніж у 10 разів слабшим у цей момент і зменшуючись далі, оскільки зірки продовжують старіти.

Команда пояснила ці зміни несподіваною зміною сили та складності магнітного поля та впливом цієї зміни на зоряний вітер. Нещодавно виміряні властивості 51 Pegasi показують, що, як і наше власне Сонце, воно вже пройшло через цей перехід до ослабленого магнітного гальмування.

«Дуже приємно, що LBT і PEPSI змогли розкрити новий погляд на цю планетарну систему, яка відіграла таку ключову роль в астрономії екзопланет», — говорить Штрасмаєр, головний дослідник спектрографа PEPSI. «Це дослідження є важливим кроком вперед у пошуках життя в нашій галактиці».

У нашій Сонячній системі перехід життя з океанів на сушу відбувся кілька сотень мільйонів років тому, що збіглося з часом, коли магнітне гальмування на Сонці почало слабшати. Молоді зірки бомбардують свої планети випромінюванням і зарядженими частинками, які є ворожими для розвитку складного життя, але старші зірки, здається, забезпечують більш стабільне середовище. За словами Меткалфа, висновки команди свідчать про те, що найкращі місця для пошуку життя за межами нашої Сонячної системи можуть бути навколо зірок середнього та старшого віку.