Robuste stjerneudbrud forhindrer muligvis ikke liv på exoplaneter, kunne lette dets opdagelse

Selvom det er voldeligt og uforudsigeligt, stjerneudbrud udsendt af en planets værtsstjerne forhindrer ikke nødvendigvis liv i at dannes, ifølge en ny undersøgelse fra Northwestern University.

Udsendt af stjerner, stjerneudbrud er pludselige glimt af magnetiske billeder. På jorden, solens udbrud ødelægger nogle gange satellitter og forstyrrer radiokommunikation. Andre steder i universet, robuste stjerneudbrud har også evnen til at udtømme og ødelægge atmosfæriske gasser, såsom ozon. Uden ozon, skadelige niveauer af ultraviolet (UV) stråling kan trænge igennem en planets atmosfære, og derved mindske dens chancer for at huse overfladeliv.

Ved at kombinere 3-D atmosfærisk kemi og klimamodellering med observerede flaredata fra fjerne stjerner, et Northwestern-ledet hold opdagede, at stjerneudbrud kunne spille en vigtig rolle i den langsigtede udvikling af en planets atmosfære og beboelighed.

"Vi sammenlignede den atmosfæriske kemi af planeter, der oplever hyppige udbrud, med planeter, der ikke oplever udbrud. Den langsigtede atmosfæriske kemi er meget anderledes, " sagde Northwesterns Howard Chen, undersøgelsens første forfatter. "Kontinuerlige udbrud driver faktisk en planets atmosfæriske sammensætning ind i en ny kemisk ligevægt."

"Vi har fundet ud af, at stjerneudbrud måske ikke udelukker eksistensen af ​​liv, " tilføjede Daniel Horton, undersøgelsens seniorforfatter. "I nogle tilfælde, afbrænding eroderer ikke al den atmosfæriske ozon. Overfladelivet kan stadig have en kampchance."

Undersøgelsen vil blive offentliggjort den 21. december i tidsskriftet Natur astronomi . Det er en fælles indsats blandt forskere ved Northwestern, University of Colorado i Boulder, University of Chicago, Massachusetts Institute of Technology og NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Horton er assisterende professor i jord- og planetvidenskab ved Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences. Chen er ph.d. kandidat i Hortons Climate Change Research Group og en fremtidig efterforsker fra NASA.

Betydningen af ​​flares

Alle stjerner – inklusive vores helt egen sol – blusser, eller tilfældigt frigive lagret energi. Heldigvis for jordboerne, solens udbrud har typisk en minimal indvirkning på planeten.

"Vores sol er mere en blid kæmpe, " sagde Allison Youngblood, en astronom ved University of Colorado og medforfatter til undersøgelsen. "Den er ældre og ikke så aktiv som yngre og mindre stjerner. Jorden har også et stærkt magnetfelt, som afleder solens skadelige vinde."

Desværre, de fleste potentielt beboelige exoplaneter er ikke så heldige. For at planeter potentielt kan rumme liv, de skal være tæt nok på en stjerne til, at deres vand ikke fryser - men ikke så tæt på, at vandet fordamper.

"Vi studerede planeter, der kredser inden for de beboelige zoner af M- og K-dværgstjerner - de mest almindelige stjerner i universet, " sagde Horton. "Beboelige zoner omkring disse stjerner er smallere, fordi stjernerne er mindre og mindre kraftfulde end stjerner som vores sol. På bagsiden, M- og K-dværgstjerner menes at have hyppigere udbrændingsaktivitet end vores sol, og deres tidevandslåste planeter har næppe magnetiske felter, der hjælper med at aflede deres stjernevinde."

Chen og Horton har tidligere gennemført en undersøgelse af M dværgstjernesystemers langsigtede klimagennemsnit. Brænder, imidlertid, ske på time- eller dages lange tidsskalaer. Selvom disse korte tidsskalaer kan være svære at simulere, at inkorporere virkningerne af flares er vigtigt for at danne et mere komplet billede af exoplanetatmosfærer. Forskerne opnåede dette ved at inkorporere flaredata fra NASAs Transiting Exoplanet Satellite Survey, lanceret i 2018, i deres modelsimuleringer.

Brug af nødblus til at opdage liv

Hvis der er liv på disse M og K dværg exoplaneter, tidligere arbejde antager, at stjerneudbrud kan gøre det lettere at opdage. For eksempel, stjerneudbrud kan øge mængden af ​​livsindikerende gasser (såsom nitrogendioxid, dinitrogenoxid og salpetersyre) fra umærkelige til sporbare niveauer.

"Vejrbegivenheder i rummet ses typisk som en skade for beboelighed, " sagde Chen. "Men vores undersøgelse viser kvantitativt, at noget rumvejr faktisk kan hjælpe os med at opdage signaturer af vigtige gasser, der kan betyde biologiske processer."

Denne undersøgelse involverede forskere fra en bred vifte af baggrunde og ekspertise, herunder klimaforskere, exoplanet videnskabsmænd, astronomer, teoretikere og iagttagere.

"Dette projekt var et resultat af en fantastisk kollektiv teamindsats, " sagde Eric T. Wolf, en planetarisk videnskabsmand ved CU Boulder og medforfatter til undersøgelsen. "Vores arbejde fremhæver fordelene ved tværfaglig indsats, når vi undersøger forhold på ekstrasolare planeter."