На заднем плане видна огненно-красная карликовая звезда. На переднем плане крошечный черный шар проходит впереди. Вокруг черного шара - фиолетовая туманная атмосфера, которая рассеивается по обе стороны.
Всего примерно в 32 световых годах от нашей Солнечной системы (что невероятно близко, с космической точки зрения) разъяренный красный карлик по имени AU Microscopii буквально терзает одну из своих собственных планет, AU Microscopii b. Кусочек за кусочком звездный зверь, кажется, выпотрошивает атмосферу планеты своим высокоэнергетическим излучением. Там, мягко говоря, довольно хаотично.
Но, к счастью для нас, любителей космоса, благодаря надежному космическому телескопу НАСА "Хаббл" ученые объявили в четверг (27 июля), что они получили важный новый взгляд на этот межзвездный кошмар. И в некотором смысле эти новые результаты Хаббла могут оказать двоякое влияние на область астрономии: они могут рассказать нам об экзопланетах, подвергающихся своего рода атмосферному испарению, и в то же время дать нам лучшее представление о звездах, которые могут непрерывно лишать эти атмосферы.
Размером всего примерно в четыре раза больше диаметра Земли, терроризируемая планета AU Mic b имела несчастье появиться всего в 6 миллионах миль (9,6 миллиона км) от своей звезды — шара, который по счастливой случайности классифицируется как красный карлик, одно из самых экстремальных звездных тел, существующих в нашей вселенной. вселенная. Исследования показали, например, что даже самые тихие звезды-красные карлики, подобные этой, все еще более дикие, чем наше пылающее солнце. Но это еще не все. Чтобы сделать ситуацию еще более напряженной, дерзость AU Mic усугубляется тем фактом, что это одна из самых молодых звезд в мире.
"Ей 23 миллиона лет — то есть она очень, очень молода, по сути, звезда-младенец", - рассказала Кейли Роклифф, первый автор исследования, посвященного новым открытиям Хаббла, и исследователь экзопланет в Дартмутском колледже. Space.com . "Звездные астрономы взволнованы, потому что AU Mic является примером того, на что похожи молодые, похожие на истерику годы красного карлика - наиболее распространенного типа звезд в Млечном Пути".
Сила дедукции
Сила дедукции
Реклама
По сути, поскольку "Хаббл" находится на орбите Земли, он может определить, когда далекая планета проходит транзитом между своей звездой-хозяином и нашей планетой, улавливая лучи звездного света.
Такой проход заставляет звезду под рукой на мгновение казаться более тусклой, предупреждая того, кто наблюдает, о том, что что-то, должно быть, создало падение освещенности. Фактически, этот механизм дедукции на самом деле был тем, как ученые определили местонахождение AU Mic b для начала в 2020 году. Однако вместо "Хаббла" заслуга в этом первом контакте принадлежит космическим телескопам НАСА "Спитцер" и TESS. Однако теперь "Хаббл" может заявить о своем собственном открытии системы AU Mic.
Когда Роклифф и его коллеги-исследователи наблюдали AU Mic b с помощью телескопа "Хаббл", они увидели гораздо больше, чем просто обычное затемнение света транзитной звезды. Некоторые световые волны, связанные с этим затемнением, подсказали им, что материал, вызвавший провал, был намного глубже, чем сама планета. Слишком глубоко. И этот материал, казалось, буквально вырывался вперед планеты. Слишком далеко. При уменьшении масштаба это выглядело почти так, как будто AU Mic b появился намного раньше, чем ожидалось, и в неудобном формате.
Единственное объяснение? Ну, они рассматривали планетарный материал, находящийся так далеко от ядра планеты, что он должен был улетучиться с планеты под действием гравитации. Или, как выразился Роклифф, это, должно быть, было "как ветром сдуло"!
"Я помню, когда я впервые создала кривую блеска этой планеты с помощью наших данных Хаббла и увидела, что транзит произошел задолго до предсказанного прохождения планеты", - сказала она. "Я сразу подумал: "Ну, я определенно допустил ошибку". Однако, сколько бы раз я ни переделывал анализ с использованием разных методов, результат был один и тот же".
Предположительно, это истончение атмосферы планеты происходит из-за вспышек сверхвысоких энергий красного карлика - подумайте, вспышки нашего солнца в тысячу раз больше, — которые взрывают планету радиацией.
Реклама
И хотя такой процесс выхода атмосферы из-за агрессивной звезды-хозяина не совсем нов, Роклифф объяснил, что новизной этого наблюдения является то, что ученые впервые стали свидетелями такого выхода на обычной старой планете.
"AU Mic b особенный, потому что он вовсе не особенный!" - сказала она. "Это пример молодой стадии наиболее типичной звездно-экзопланетной системы в галактике, и поэтому дает нам важное представление о том, как выглядит выход из атмосферы в этот очень критический и очень распространенный период формирования экзопланетной системы".
Например, первые наблюдения такого атмосферного испарения были проведены с мирами, известными как "горячие Юпитеры", одними из самых редких экзопланет в нашей галактике. Они чем-то похожи на двойников Юпитера, только очень (очень) горячие, потому что находятся так близко к своим звездам. Но дело здесь в том, что нам известно не так уж много горячих Юпитеров.
Чтобы представить это в перспективе, Роклифф объясняет, что использовать эту информацию для расшифровки механизма было бы "все равно что использовать опыт финансово состоятельного человека для экстраполяции типичного опыта среднего класса".
Это просто было бы неточно.
Но теперь, когда у нас есть эти новые наблюдения Хаббла за AU Mic b, возможно, мы на пути к тому, чтобы узнать больше о повседневной жизни, испытаниях и невзгодах, ну, в общем, обычных звезд.
Что теперь?
"Выход из атмосферы, - объяснил Роклифф, - потенциально является одним из наиболее влиятельных эволюционных процессов для большинства экзопланет".
По сути, эта работа могла бы помочь ученым расшифровать, на что похожи миры за пределами нашей Солнечной системы, где они обитают, и, возможно, создать путеводители, которые помогут нам изложить их знания.
Роклифф добавил, что один из вопросов, на который ученые все еще пытаются ответить, касается того, как экзопланеты могли потерять свою атмосферу. "Для астрономов экзопланет, помимо многого другого, - сказала она, - какой механизм в первую очередь управляет этим выходом из атмосферы? Нагревается ли она от интенсивного высокоэнергетического излучения звезды, или это горячее новообразованное планетарное ядро нагревает атмосферу изнутри?"
Например, одна из самых странных особенностей недавно наблюдаемого атмосферного выброса на AU Mic b заключается в том, что он кажется неустойчивым. Это почти похоже на то, что звезда иногда впадает в плохое настроение и вымещает его на планете, но в других случаях это просто пугает.
"Мое мнение, или интуиция, подсказывает мне, что такое поведение неразрывно связано с взаимодействием атмосферы со звездными ветрами AU Mic", - сказал Роклифф. "Звездные ветры AU Mic могут вызывать турбулентность при взаимодействии с атмосферой, вызывая эту изменяющуюся во времени отрыжку газообразного водорода".
Интересно, что у нее также есть несколько теорий относительно того, как могла бы выглядеть планета через миллиарды лет после точки, выделенной Хабблом, — хотя они все еще являются предварительными. С одной стороны, если мир полностью лишится своей атмосферы и распадется до голых костей, он может в конечном итоге стать похожим на Меркурий. Но, с другой стороны, если он сохранит свои нижние слои атмосферы, у нас может быть в запасе дубликат Нептуна.
Но на самом деле, только время (и, конечно, дополнительные наблюдения Хаббла) покажет.
Кроме того, в области эволюции звезд эти результаты могли бы помочь астрономам понять, что общего есть у молодых красных карликов и чего нет у таких звезд, как наше Солнце, и даже у их более старых собратьев.
"Это первый раз, когда мы наблюдаем планетарный отток впереди планеты подобным образом. Даже сейчас существует этот экзистенциальный страх, что я сделал что-то совершенно неправильное. Но я доверяю своим соавторам в том, что они поймут ошибки, которые я могла бы допустить, и я доверяю различным подходам, которые я использовала, чтобы доказать точность этого результата", - сказала она, особо выделив роль ее консультанта Элизабет Ньютон в работе. "Это означало, что мир смог заниматься такой классной наукой с таким великим ученым и в той среде, которую она создала".
Далее команда надеется более подробно изучить эти странные переменные атмосферные "отрыжки" с помощью телескопа "Хаббл" и, возможно, космического телескопа Джеймса Уэбба.
