Pole magnetyczne gwiazd wpływa na życie na egzoplanetach?

Astronomowie twierdzą, że na możliwość występowania życia na obcych światach może wpływać nie tylko odległość od ich gwiazdy, czyli znajdowanie się w ekosferze, ale również pole magnetyczne gospodarza, wokół którego orbitują.

Pole magnetyczne gwiazd

.Nowe badanie przeprowadzone naukowców z Rice University, pod kierownictwem Davida Alexandra i Anthony’ego Atkinsona, rozszerza definicję strefy zamieszkiwalnej (ekosfera – obszar wokół gwiazdy, w którego obrębie na wszystkich znajdujących się planetach mogą panować warunki fizyczne i chemiczne umożliwiające powstanie, utrzymanie i rozwój organizmów żywych, takie jak możliwość występowania ciekłej wody) dla planet o pole magnetyczne ich gwiazdy. Ten dobrze poznany czynnik w naszym Układzie Słonecznym, zdaniem naukowców, może wywierać znaczący wpływ na życie na innych planetach. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.

Obecność i siła pola magnetycznego planety oraz jego interakcja z polem magnetycznym gwiazdy-gospodarza są kluczowymi czynnikami wpływającymi na zdolność globu do podtrzymywania życia. Egzoplaneta potrzebuje silnego magnetyzmu, aby mogła się chronić przed aktywnością gwiezdną i musi orbitować wystarczająco daleko od swojego gospodarza, aby uniknąć bezpośredniego i potencjalnie katastrofalnego połączenia swoich pól.

„Fascynacja egzoplanetami wynika z chęci lepszego zrozumienia naszej własnej planety. Pytania dotyczące formowania się Ziemi i możliwości jej zamieszkania są kluczowymi czynnikami napędzającymi nasze badania tych odległych światów” – mówi David Alexander z Rice University.

Tradycyjnie naukowcy koncentrowali się na ekosferze egzoplanet, czyli obszarze wokół gwiazdy, gdzie warunki są odpowiednie do istnienia wody w stanie ciekłym. Dodając pole magnetyczne gwiazdy do kryteriów możliwości zamieszkania, astronomowie wskazują na bardziej szczegółowe zrozumienie tego, gdzie we Wszechświecie może rozwijać się życie.

Wpływ gwiazd na egzoplanety

.Badanie koncentrowało się na interakcjach magnetycznych między planetami i ich gwiazdami macierzystymi, koncepcji znanej jako pogoda kosmiczna. Na Ziemi jest ona napędzana przez Słońce i wpływa na pole magnetyczne i atmosferę naszej planety. Na potrzeby badania naukowcy uprościli złożone modelowanie zwykle wymagane do zrozumienia tych interakcji.

Badacze scharakteryzowali aktywność gwiazd za pomocą miary aktywności gwiazdy znanej jako liczba Rossby’ego (Ro) – stosunek okresu rotacji gwiazdy do jej czasu rotacji konwekcyjnej. Pomogło im to oszacować promień Alfvéna gwiazdy – odległość, przy której wiatr gwiezdny skutecznie oddziela się od niej. Planety znajdujące się w tym obszarze nie byłyby możliwymi kandydatami do zamieszkania, ponieważ byłyby magnetycznie połączone z gwiazdą, co prowadziłoby do szybkiej erozji ich atmosfery.

Stosując to podejście, astronomowie zbadali 1546 egzoplanet, aby określić, czy ich orbity znajdują się wewnątrz czy na zewnątrz promienia Alfvéna ich gwiazdy. Badanie wykazało, że tylko dwie planety, K2-3 d i Kepler-186 f, z 1 546 zbadanych, spełniły wszystkie warunki potencjalnego zamieszkania. Planety te są wielkości Ziemi, orbitują w odległości sprzyjającej utrzymywaniu się wody w stanie ciekłym, leżą poza promieniem Alfvéna swojej gwiazdy i mają wystarczająco silne pola magnetyczne, aby chronić się przed aktywnością gwiezdną.

„Chociaż warunki te są niezbędne, aby planeta mogła gościć życie, nie gwarantują tego. Nasza praca podkreśla znaczenie uwzględnienia szerokiego zakresu czynników podczas poszukiwania planet nadających się do zamieszkania” – podsumowuje Anthony Atkinson z Rice University.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG