Магнитное поле и обитаемость

Астрономы из Университета штата Огайо обнаружили, что некоторые звезды с малой массой могут обладать сильными магнитными полями, что ставит под сомнение современные представления о звездной эволюции. Кроме того, их магнитная активность может влиять на обитаемость близлежащих планет. Подробности исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

У звезд, подобных Солнцу, магнитные свойства поверхности связаны с процессами вращения. Наиболее интенсивная магнитная активность наблюдается в центральной области так называемых солнечных пятен. Ее всплески приводят к различным явлениям космической погоды и могут воздействовать в том числе и на земные процессы.

Что же касается звезд с малой массой, которые являются самыми распространенными в нашей Галактике, то до недавних пор считалось, что модели их вращения соответствуют солнечной и при этом их уровень магнитной активности крайне низок.

Однако новое исследование опровергает эту теорию. Оказалось, что в некоторых из этих звезд присутствует внутренний механизм расцепления ядра и оболочки: поверхность и ядро звезды начинают вращаться с одинаковой скоростью, а затем расходятся. Этот феномен удалось зафиксировать благодаря специальной методике проведения измерений звездных пятен и магнитных полей, разработанной профессором астрономии Марком Пинсонно и его аспиранткой Лирой Као. Они пришли к выводу, что аномалии вращения холодных звезд могут усиливать их магнитное излучение и влиять на обитаемость соседних экзопланет, то есть планет, расположенных у звезд, похожих на Солнце, где теоретически могут существовать благоприятные условия для зарождения жизни.

На сегодняшний день орбитальной обсерватории «Кеплер» удалось зафиксировать в районе Млечного Пути несколько тысяч кандидатов в экзопланеты. Тогда как только в нашей Галактике может насчитываться более 100 миллиардов таких планет.

Было научно подтверждено существование около тысячи реальных экзопланет, входящих в несколько сотен звездных систем. Правда, размер остальных планет, находящихся в обитаемых зонах, которые удавалось обнаружить ранее, был по меньшей мере на 40% больше земного. Их отнесли к разряду так называемых суперземель, масса которых превышает массу Земли, но значительно меньше, чем масса газовых гигантов, таких как Юпитер или Нептун. В нашей Солнечной системе таких планет нет. Как выяснилось, почти все планеты этого типа вращаются вокруг оранжевых и красных карликов. К тому же большинство «суперземель» находится на относительно малых расстояниях от своих звезд.

Между тем авторитетное научное издание The Astrophysical Journal Letters утверждает, что планеты, на поверхности которых присутствует вода в жидком состоянии (что считается основным признаком возможного наличия живых организмов), могут находиться на достаточно отдаленных орбитах. Прежде всего это касается планет, расположенных возле молодых светил.

В 2011 году планетолог Кристофер Маккей из Научно-исследовательского центра имени Эймса и его коллеги по НАСА выяснили, что поверхность планет, которые вращаются вокруг звезд, называемых красными карликами, может быть покрыта океанами, в которых плавают органические соединения.

Красными карликами называют самые распространенные объекты звездного типа во Вселенной. Они представляют собой маленькие и относительно холодные звезды, которые согласно астрономической классификации имеют спектральный класс М или К. Диаметр и масса красных карликов не превышают трети солнечных, температура их поверхности достигает 3500 кельвинов. Звезды этого типа испускают мало света, иногда в 10000 раз меньше, чем Солнце. Поскольку цикл существования у красных карликов в сотни раз длиннее, чем у звезд, подобных Солнцу, то вероятность развития органической жизни в таких системах достаточно высока. По мнению исследователей, хотя планеты-гиганты в таких системах не способны поддерживать жизнь на своей поверхности, они могут иметь спутники, на которых теоретически существуют условия для развития живых организмов.

В процессе исследования специалисты из Университета Огайо использовали общедоступные данные Sloan Digital Sky Survey для изучения выборки из 136 звезд в скоплении M44, также известном как Praesepe, или скопление Улей. Выяснилось, что магнитные поля малых звезд в этом регионе намного сильнее, чем предполагают современные модели. И это связано с нестандартными механизмами вращения. «Увидеть связь между магнитным усилением и аномалиями вращения было невероятно захватывающе, – прокомментировала Лира Као. – Это указывает на то, что здесь могут быть задействованы какие-то интересные физические явления».

Астрономы пришли к заключению, что процесс синхронизации ядра и оболочки у таких звезд управляется совсем иным динамо-механизмом, чем у Солнца. И это открытие, по мнению авторов исследования, может способствовать более эффективным поискам жизни на других планетах.

«Звезды, обладающие этим усиленным магнетизмом, вероятно, будут бомбардировать свои планеты высокоэнергетичным излучением, – считает Као. – По прогнозам, этот эффект на некоторых звездах будет длиться миллиарды лет, поэтому важно понять, как это может повлиять на наши представления об обитаемости».

В дальнейшем открытие астрономов из Огайо способно помочь в построении более точных теоретических моделей звездной эволюции, а также в поиске планетных систем, где может существовать жизнь.

«Следующее, что нужно сделать, – это убедиться, что усиление магнетизма происходит в гораздо больших масштабах, – полагает Као. – Если мы сможем понять, что происходит внутри этих звезд, когда в них растет магнитная активность, усиленная сдвигом, это поведет науку в новом направлении».