Młode gwiazdy pomagają lepiej poznać historię Słońca

Naukowcy badając koronalne wyrzuty masy emitowane przez młode gwiazdy podobne do Słońca mogą lepiej poznać historię naszej gwiazdy.

.Słońce często wyrzuca w przestrzeń kosmiczną ogromne ilości plazmy, zwane koronalnymi wyrzutami masy (coronal mass ejections – CME). Występują one często wraz z nagłymi zrostami jasności zwanymi rozbłyskami i czasami rozciągają się one na tyle daleko, że zakłócają magnetosferę Ziemi, generując nietypowe zjawiska pogody kosmicznej, w tym zorzę polarną lub burze geomagnetyczne, a czasami nawet uszkadzają sieci energetyczne.

Naukowcy uważają, że kiedy Słońce i Ziemia były młode, nasza gwiazda była tak aktywna, że te CME mogły nawet wpływać na pojawienie się i ewolucję życia na Ziemi. Wcześniejsze badania wykazały, że młode gwiazdy podobne do Słońca, często wytwarzają potężne rozbłyski, które znacznie przewyższają te, które mają miejsce współcześnie na naszej gwieździe.

Ogromne koronalne wyrzuty masy z wczesnego Słońca mogły mieć ogromny wpływ na wczesne środowisko Ziemi, Marsa i Wenus. Jednak astronomowie dotąd nie wiedzieli w jakim stopniu mogły one występować na początku życia naszej gwiazdy. W ostatnich latach chłodna plazma wyrzutów koronalnych została wykryta podczas obserwacji optycznych z powierzchni Ziemi. Jednak te występujące obecnie nie są tak silne jak, te które miały miejsce w przeszłości, a poznanie ich, pomogłoby lepiej zrozumieć historię Słońca i naszej planety.

Aby rozwiązać ten problem, w ramach nowego badania, naukowcy z Kyoto University, postanowili sprawdzić, czy młode gwiazdy podobne do Słońca wytwarzają wyrzuty koronalne podobne do tych, które mają miejsce w Układzie Słonecznym. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

„Największą inspiracją była dla nas od dawna nierozwiązana zagadka wpływu gwałtownej aktywności młodego Słońca na powstającą Ziemię. Dzięki połączeniu obserwacji kosmicznych i naziemnych udało nam się odtworzyć to, co mogło mieć miejsce miliardy lat temu w naszym Układzie Słonecznym” – mówi Kosuke Namekata z Kyoto University.

Analizy obejmowały jednoczesne obserwacje w ultrafiolecie za pomocą teleskopu Hubble’a oraz optyczne za pomocą teleskopów naziemnych w Japonii i Korei. Ich celem była młoda gwiazda podobna do Słońca – „EK Draconis”. Teleskop Hubble’a obserwował linie emisyjne w dalekim ultrafiolecie, które pozwalają wykryć gorącą plazmę, podczas gdy teleskopy naziemne jednocześnie obserwowały linię wodoru „H-alfa” – która śledzi chłodniejsze gazy. Te równoczesne obserwacje spektroskopowe w wielu długościach fal pozwoliły astronomom uchwycić zarówno gorące, jak i chłodne składniki wyrzutów w czasie rzeczywistym.

Obserwacje te doprowadziły do uzyskania pierwszych dowodów na wielotemperaturowe (multi-temperature) wyrzuty koronalne z EK Draconis. Astronomowie odkryli, że gorąca plazma o temperaturze około 100 tysięcy stopni Celsjusza została wyrzucona z prędkością od 300 do 550 kilometrów na sekundę, a około 10 minut później nastąpił wyrzut chłodniejszego gazu o temperaturze około 10 tysięc stopni z prędkością 70 kilometrów na sekundę.

Gorąca plazma przenosiła znacznie większą energię niż chłodna, co zdaniem naukowców sugeruje, że częste silne wyrzuty koronalne w przeszłości mogły powodować silne wstrząsy i wytwarzać cząstki energetyczne zdolne do erozji lub chemicznej zmiany pierwotnych atmosfer planet.

.Badania teoretyczne i eksperymentalne potwierdzają kluczową rolę, jaką silne wyrzuty koronalne i cząstki energetyczne mogły odgrywać w inicjowaniu powstawania biomolekuł i gazów cieplarnianych, które były niezbędne do powstania i utrzymania życia na wczesnej Ziemi. Zdaniem naukowców odkrycie to ma ogromne znaczenie dla zrozumienia warunków sprzyjających powstaniu życia nie tylko na naszej planecie, ale być może również w innych miejscach we Wszechświecie.

Oprac. EG