Астрономы, использующие обсерваторию XMM-Newton Европейского космического агентства и радиотелескоп LOFAR, получили убедительные доказательства мощного выброса вещества, запущенного в космос далёкой звездой. Этот поток оказался настолько сильным, что любая находящаяся рядом планета на его пути, вероятно, лишилась бы своей атмосферы.
Учёные классифицировали это событие как корональный выброс массы (КВМ) – тип извержений, часто наблюдаемых на нашем Солнце. Во время КВМ огромные объёмы заряженных частиц и плазмы выталкиваются из звезды, заполняя окружающее пространство. Эти впечатляющие вспышки формируют и управляют космической погодой, вызывая такие явления, как яркие полярные сияния на Земле, а также могут постепенно разрушать атмосферы соседних планет.
Долгое время учёные предполагали, что другие звёзды также производят собственные КВМ, однако убедительных доказательств этому не было. Теперь этот пробел в знаниях заполнен.
«Астрономы десятилетиями стремились обнаружить КВМ на другой звезде», – поясняет Джо Каллингем из Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON), один из авторов нового исследования, опубликованного в журнале Nature. – «Предыдущие данные лишь косвенно указывали на их существование, намекали на их присутствие, но так и не подтверждали окончательный выброс материала в космос. Нам же удалось сделать это впервые».
При движении КВМ сквозь внешние слои звезды и в окружающую область он генерирует ударную волну, сопровождаемую внезапным всплеском радиоволн. Джо Каллингем и его коллеги зафиксировали этот короткий, интенсивный радиосигнал и проследили его до звезды, расположенной на расстоянии около 130 световых лет.
«Такой радиосигнал просто не мог бы возникнуть, если бы вещество полностью не покинуло «пузырь» мощного магнитного поля звезды», – добавляет Джо Каллингем. – «Иными словами: он вызван именно КВМ».
Звезда, произвевшая это извержение, является красным карликом – типом звёзд, значительно более холодным, тусклым и меньшим по размеру, чем наше Солнце. Она отличается от нашего светила по нескольким ключевым параметрам: её масса составляет примерно половину солнечной, она вращается в 20 раз быстрее, а её магнитное поле в 300 раз мощнее. Большая часть планет, обнаруженных в Млечном Пути, вращается именно вокруг звёзд такого типа.
Радиосигнал был обнаружен с помощью Низкочастотной решётки (LOFAR) благодаря новым методам обработки данных, разработанным соавторами Сирилом Тассе и Филиппом Заркой из Парижской обсерватории – PSL. Затем команда использовала данные XMM-Newton Европейского космического агентства для измерения температуры звезды, скорости её вращения и яркости в рентгеновском диапазоне. Эти данные оказались необходимы для интерпретации радиовсплеска и определения природы извержения.
«Нам нужна была чувствительность и частота LOFAR для обнаружения радиоволн», – рассказывает соавтор Дэвид Конин, аспирант, работающий с Джо Каллингемом в ASTRON. – «А без XMM-Newton мы не смогли бы определить движение КВМ или поместить его в солнечный контекст, что было крайне важно для подтверждения нашего открытия. Ни один телескоп по отдельности не был бы достаточен – нам были нужны оба».
Измерения показали, что КВМ двигался со скоростью примерно 2400 километров в секунду. Столь быстрые КВМ происходят на Солнце лишь примерно в одном из каждых двух тысяч случаев. Этот выброс также был достаточно плотным и энергичным, чтобы любая планета, обращающаяся близко к этой звезде, могла полностью лишиться своей атмосферы.
Способность такого КВМ удалять атмосферы – важный фактор в поиске жизни за пределами Солнечной системы. Обитаемость планеты часто связана с её положением в «обитаемой зоне» звезды, где жидкая вода может существовать на поверхности при подходящих атмосферных условиях. Эта концепция схожа с идеей «Златовласки»: слишком близко – слишком жарко, слишком далеко – слишком холодно, а средняя область потенциально идеальна.
Однако звезда, которая часто испускает мощные извержения и вызывает экстремальную космическую погоду, может лишить атмосферы даже хорошо расположенную планету. Мир, подвергающийся повторяющимся высокоэнергетическим КВМ, может превратиться в голую скалу, даже если он вращается на расстоянии, обычно считающемся благоприятным для жизни.
«Эта работа открывает новый наблюдательный горизонт для изучения и понимания извержений и космической погоды вокруг других звёзд», – добавляет Хенрик Эклунд, научный сотрудник ЕКА, работающий в Европейском центре космических исследований и технологий (ESTEC) в Нордвейке, Нидерланды. – «Мы больше не ограничены экстраполяцией нашего понимания солнечных КВМ на другие звёзды. Похоже, что интенсивная космическая погода может быть ещё более экстремальной вокруг меньших звёзд – основных хозяев потенциально обитаемых экзопланет. Это имеет важные последствия для того, как эти планеты сохраняют свои атмосферы и, возможно, остаются обитаемыми с течением времени».
Это открытие также углубляет наши знания о космической погоде в более широком смысле, области, которую ЕКА давно изучает с помощью таких миссий, как SOHO, серия Proba, Swarm и Solar Orbiter. XMM-Newton остаётся ключевой обсерваторией для изучения высокоэнергетических сред во всей Вселенной. С момента своего запуска в 1999 году она исследовала ядра галактик, изучала звёздную эволюцию, исследовала области вокруг чёрных дыр и наблюдала вспышки интенсивного излучения от далёких звёзд и галактик.
«XMM-Newton теперь помогает нам выяснить, как КВМ различаются в зависимости от звезды, что интересно не только для изучения звёзд и нашего Солнца, но и для нашей охоты за обитаемыми мирами вокруг других звёзд», – говорит Эрик Кюлькерс, научный сотрудник проекта XMM-Newton ЕКА. – «Это также демонстрирует огромную силу сотрудничества, которое лежит в основе всех успешных научных изысканий. Открытие стало настоящим командным усилием и разрешило длившийся десятилетия поиск КВМ за пределами Солнца».
