Zvijezde koje stalno mijenjaju sjaj često se doživljavaju kao loša vijest za planete u njihovoj nastanjivoj zoni, osobito kada je riječ o vodi na površini. No novi znanstveni rad pokazuje da varijabilnost zvijezda u nekim slučajevima ima iznenađujuće malen učinak na klimu poznatih egzoplaneta. Rezultati upućuju na to da i oko vrlo aktivnih zvijezda mogu postojati svjetovi koji dugoročno zadržavaju vodu.
Skupina znanstvenika analizirala je devet egzoplaneta u nastanjivoj zoni devet zvijezda s pojačanom varijabilnošću sjaja. U uzorak su ušli TOI-1227 b (328 svjetlosnih godina), HD 142415 b (116 svjetlosnih godina), HD 147513 b (42 svjetlosne godine), HD 221287 b (182 svjetlosne godine), BD-08 2823 c (135 svjetlosnih godina), KELT-6 c (785 svjetlosnih godina), HD 238914 b (1 694 svjetlosne godine), HD 147379 b (35 svjetlosnih godina) i HD 63765 b (106 svjetlosnih godina). Riječ je o planetima koji primaju približno onoliko energije koliko bi, u načelu, bilo dovoljno da na površini postoji tekuća voda, ali pritom orbitiraju oko izrazito promjenjivih zvijezda.
Devet planeta u nastanjivoj zoni i uloga ravnotežne temperature
Glavni cilj istraživanja bio je procijeniti kako promjenjivost zvijezda utječe na ravnotežnu temperaturu planeta i mogu li svjetovi blizu unutarnjeg ruba nastanjive zone zadržati vodu. Ravnotežna temperatura planeta predstavlja idealiziranu temperaturu koju bi imao kada se zanemari prijenos topline u atmosferi i unutarnji izvor energije. U astrofizici se često koristi kao prva brojčana procjena mogućnosti postojanja tekuće vode.
Analiza je pokazala da promjene sjaja devet promatranih zvijezda vrlo slabo mijenjaju ravnotežnu temperaturu njihovih planeta. Drugim riječima, i u razdobljima većeg i manjeg sjaja ukupna energija koju planet prima ostaje, u prosjeku, dovoljno stabilna da se ne očekuju dramatični skokovi temperature. Autori su također utvrdili da egzoplaneti smješteni pri unutarnjem rubu nastanjive zone mogu zadržati vodu čak i kada je njihova zvijezda izrazito promjenjiva.
U zaključku rada navodi se: “Ovaj rad tek je mali korak prema razumijevanju odnosa između promjenjivih zvijezda, svojstava planeta i njihovih klima. Naša usporedba promjena toka uzrokovanih zvjezdanim varijacijama i ekscentricitetom orbite općenito pretpostavlja da je orbitalno razdoblje puno duže od razdoblja zvjezdane varijabilnosti. Dodatna promatranja promjenjivih zvijezda te otkrivanje i karakterizacija njihovih planeta dodatno će nam omogućiti da shvatimo kako planetarne klime reagiraju na svoje promjenjive matične zvijezde.” Autori naglašavaju da je riječ o polaznom okviru koji treba nadograditi novim promatranjima i modelima.
Uzorak zvijezda u ovoj studiji obuhvaća mase od 0,17 do 1,25 masa Sunca te spektre M, K, G i F tipa. Zvijezde tipa M su najmanje i najslabije po sjaju, dok Sunce pripada tipu G. Takva kombinacija različitih masa i temperatura važna je kako bi se bolje odredilo oko kojih se tipova zvijezda najviše isplati tražiti nastanjive planete, umjesto da se potraga ograniči samo na Sunce slične zvijezde.
Zašto su M zvijezde istodobno obećavajuće i problematične
Posebno mjesto u studiji zauzimaju zvijezde tipa M. One čine najveći udio zvijezda u našoj galaktici i imaju iznimno dugačke životne vijekove, koji se procjenjuju na trilijune godina. Za usporedbu, životni vijek Sunca procjenjuje se na otprilike 10 do 12 milijardi godina. Tako duga razdoblja teoretski ostavljaju mnogo vremena da se na planetima oko M zvijezda pojavi i razvije život.
No iste te zvijezde poznate su i po izrazitoj aktivnosti. Često pokazuju velike skupine pjega, snažne erupcije, promjene povezane s rotacijom i nagle fluktuacije magnetskog polja. Ti procesi dovode do intenzivnih bljeskova i pojačanog zračenja, osobito u ultraljubičastom području. Zbog toga su egzoplaneti oko M zvijezda dugo smatrani rizičnim kandidatima za nastanjive svjetove, jer jaki bljeskovi mogu ogoliti atmosferu i uništiti ozonski sloj, što znatno smanjuje izglede za život na površini.
Dva najpoznatija primjera promjenjivih M zvijezda s potencijalno nastanjivim planetima su Proxima Centauri i TRAPPIST-1, udaljene oko 4,24, odnosno 39,5 svjetlosnih godina od Zemlje. Obje su opažene kao vrlo aktivne, s učestalim ultraljubičastim izbojima i visokom ukupnom razinom zračenja. Proxima Centauri se zato smatra iznimno neprijateljskim okolišem za život na svom jedinom poznatom stjenovitom planetu, dok sustav TRAPPIST-1 sadrži sedam stjenovitih egzoplaneta, među kojima se barem jedan ističe kao mogući kandidat za nastanjiv svijet unatoč varijabilnosti matične zvijezde.
U tom kontekstu, rezultati nove studije nose važnu nijansu. Pokazuju da sama promjenjivost zvijezde, barem kada je riječ o utjecaju na ravnotežnu temperaturu i mogućnost zadržavanja vode, ne mora automatski isključiti planet iz kruga nastanjivih kandidata. Umjesto jednostavnog odbacivanja aktivnih zvijezda, bit će potrebno pažljivo spajati podatke o zvjezdanoj aktivnosti, orbitama i atmosferama egzoplaneta kako bi se dobila realnija slika uvjeta na tim dalekim svjetovima.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
