Till och med lugna röda dvärgstjärnor spränger sina planeter med minibloss och förstör deras boende
Tack vare några ganska djupgående upptäckter har röda dvärgstjärnor (aka. stjärnor av M-typ) varit ett populärt mål för exoplanetjägare på sistone. Även om de är små, svala och relativt mörka jämfört med vår sol, är system med röda dvärgstjärnor där många av de senaste och mest lovande exoplanetfynden har gjorts. Dessa inkluderar Nästa b , den sju steniga planeter kretsar kring TRAPPIST-1, och superjorden upptäcktes runt LHS 1140b .
Tyvärr utgör röda dvärgstjärnor lite av ett problem när det kommer till beboelighet. Förutom att vara varierande vad gäller ljuset de släcker, är de också kända för att vara instabila. Enligt en ny studie av ett team av vetenskapsmän – som presenterades den här veckan vid årsmötet för den American Astronomical Society – röda dvärgar upplever också miniblossar som kan ha en kumulativ effekt, vilket gör deras kretsande planeter obeboeliga.
För deras studies skull, med titeln ' gPhoton: GALEX Photon Data Archive ', förlitade sig teamet på tio år av ultravioletta observationer som gjorts av Galaxy Evolution Explorer (GALEX) rymdfarkost. Under sitt uppdrag, som pågick från 2003 till 2013, övervakade GALEX stjärnor för att upptäcka snabba ökningar i ljusstyrka - det vill säga tecken på solflöreaktivitet. Dessa bloss avger strålning över många våglängder, men en betydande mängd frigörs i UV-bandet.
Konstnärens intryck av GALEX-uppdraget, som övervakar ultraviolett ljus i hela universum. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Även om de inte ursprungligen var avsedda för exoplanetjakt, visade sig GALEX:s data vara mycket användbara eftersom röda dvärgar vanligtvis är relativt svaga i det ultravioletta bandet (en egenskap som gör blossar särskilt märkbara). Med hjälp av dessa data kunde teamet mäta händelser som var mindre intensiva än många tidigare upptäckta bloss. Detta var viktigt, eftersom röda dvärgbloss är kända för att vara högre i frekvens, men svagare i intensitet.
Det var också viktigt ur beboelighetssynpunkt, eftersom det är möjligt att frekvent blossning kan öka med tiden för att skapa en ogästvänlig miljö på planeter som kretsar runt. Om planeter som Proxima b utsätts för strålning från mindre (men mer frekventa) utbrott, kan det finnas en kumulativ effekt som i slutändan kan förhindra att liv uppstår över tiden?
Sådan är frågan som teamet försökte ta itu med. För att göra detta, sorterade de igenom tio år av GALEX-data, som hålls på Mikulskis arkiv för rymdteleskop (MAST) vid Space Telescope Science Institute (STScI). Ledda av Chase Million of Million Concepts vid State College i Pennsylvania ledde deras ansträngningar till skapandet av gPhoton – en 130 terabyte databas med millisekunders timingupplösning.
Denna databas undersöktes sedan med anpassad programvara utvecklad av Million och Clara Brasseur från STScI, vilket gjorde det möjligt för dem att analysera UV-data på fotonnivå. Som Million indikerade var resultaten ganska intressanta. 'Vi har hittat dvärgstjärneblossar i hela intervallet som vi förväntade oss att GALEX skulle vara känsliga för,' sa han, 'från små, små barnbloss som varar i några sekunder, till monsterblossar som gör en stjärna hundratals gånger ljusare för några få sekunder. minuter.'
Medan många av blossarna som GALEX märkte liknade i styrka de som genererades av vår sol, är dynamiken i system med röda dvärgstjärnor helt annorlunda. Eftersom de är kallare och mindre ljusa, måste steniga planeter kretsa närmare röda dvärgar för att vara tillräckligt varma för att behålla flytande vatten på sina ytor (dvs. vara beboeliga). Denna närhet innebär att de skulle bli föremål för mer av energin som produceras av dessa bloss.
Sådana flammor skulle kunna ta bort en planets atmosfär och kan också förhindra att liv uppstår på ytan. Och med tiden kan mindre bloss förgifta en miljö, vilket gör det omöjligt för organiskt liv att frodas. För närvarande undersöker teammedlemmarna Brasseur och Rachel Osten (även från STScI) andra stjärnor som observerats av GALEX och även Kepler för att leta efter liknande bloss.
Teamet förväntar sig att hitta exempel på hundratusentals av dessa bloss, som kan bidra till att kasta ytterligare ljus över vilken effekt de kan ha på planetarisk beboelighet i system med röda dvärgstjärnor. Men för tillfället tycks fallet för röd dvärgens beboelighet ha försvagats. Och återigen har det att göra med instabiliteten och strålningen som produceras av dessa coola kunder.
I framtiden kommer nästa generations uppdrag som James Webb rymdteleskop (som är planerad att lanseras 2018) förväntas avslöja viktig information om atmosfären hos närliggande exoplaneter. De flesta av dessa finns i system med röda dvärgstjärnor, där frågor om deras sammansättning och förmåga att stödja livet väntar på att bli lösta. Dessutom kan uppdraget också förväntas kasta ljus över dessa planeters förmåga att behålla atmosfärer.
Konstnärens intryck av utsikten från den mest avlägsna exoplanet som upptäcktes runt den röda dvärgstjärnan TRAPPIST-1. Kredit: ESO/M. Kornmesser.
På plussidan har denna studie visat att arkivdata från uppdrag som inte längre är i drift fortfarande kan vara otroligt användbara. Som Don Neill, en forskare vid Caltech och medlem av GALEX-samarbetet, förklarade:
'Dessa resultat visar värdet av ett undersökningsuppdrag som GALEX, som inleddes för att studera utvecklingen av galaxer över kosmisk tid och nu har en inverkan på studiet av närliggande beboeliga planeter. Vi förutsåg inte att GALEX skulle användas för exoplaneter när uppdraget utformades.”
Dessa resultat presenterades på en presskonferens på American Astronomical Society , som kommer att äga rum från 4 juni till 8 juni i Austin, Texas.
Vidare läsning: HubbleSite , The Astrophysical Journal