Astronomi su po prvi put izravno zabilježili koronalni izbačaj mase na malom crvenom patuljku. Otkrivena zvjezdana oluja višestruko je energičnija od uobičajenih događaja na Suncu, a njezina snaga dovodi u pitanje dugoročnu nastanjivost planeta koji kruže oko takvih zvijezda.
Na Zemlji koronalni izbačaji mase (engl. coronal mass ejections) mogu proizvesti spektakularne polarne svjetlosti i poremetiti radioveze, ali rijetko su doista razorni. U okolici drugih zvijezda, osobito malih i vrlo aktivnih crvenih patuljaka, slični događaji mogli bi biti pogubni za atmosfere i površinske uvjete na obližnjim planetima. Upravo na tu opasnost upozorava nova detekcija snažnog koronalnog izbačaja mase s jednog obližnjeg crvenog patuljka.
Prva izravna detekcija koronalnog izbačaja mase na drugoj zvijezdi
Riječ je o prvom zabilježenom energičnom radio bljesku tipa II s neke obližnje zvijezde. Znanstveni tim je koristio LOFAR (Low Frequency Array), veliki radiointerferometar koji djeluje u sklopu istraživanja LOFAR Two-Meter Sky Survey. LOFAR se sastoji od oko 20 000 dipolnih detektora raspoređenih ponajprije po Nizozemskoj i susjednim državama, što mu omogućuje vrlo osjetljiva promatranja na niskim frekvencijama.
“Važno je što je ovo prva izravna detekcija takve zvjezdane oluje, koronalnog izbačaja mase, na nekoj drugoj zvijezdi”, ističe Cyril Tasse sa Sveučilišta u Leidenu. “Prije smo imali samo neizravne naznake. Sada doista vidimo udarni val kako se kreće kroz atmosferu zvijezde, pa sa sigurnošću znamo da je riječ o koronalnom izbačaju mase.”
Izvor događaja je crveni patuljak StKM-1262, zvijezda spektralnog tipa M mase oko 60 posto mase Sunca. Nalazi se na granici zviježđa Zmaj (Draco) i Volar (Boötes), tik unutar granica Zmaja. Sustav je udaljen je oko 130 svjetlosnih godina, a do danas nije poznato da ima planete.
Zvjezdana oluja bila je znatno snažnija od onoga što se uobičajeno bilježi na Suncu. “Izgleda mnogo snažnije od prosječnog koronalnog izbačaja mase na našem Suncu. Dakle, nije dobra ideja naći se u njezinoj liniji paljbe”, kaže Joe Callingham iz instituta ASTRON i Sveučilišta u Amsterdamu. “Osobito zato što su planeti oko crvenih patuljaka, ako se nalaze u nastanjivoj zoni, mnogo bliže svojoj zvijezdi nego što je Zemlja Suncu.”
LOFAR, XMM-Newton i ekstremna aktivnost crvenih patuljaka
Zabilježeni događaj nije pratio samo LOFAR. Svemirski teleskop XMM-Newton, kojim upravlja Europska svemirska agencija (ESA), odradio je naknadna promatranja na rendgenskim valnim duljinama i pratio izboj u visokoenergetskom području spektra. Time je dobiven ključan dodatni uvid u strukturu i dinamiku erupcije.
“LOFAR smo koristili da bismo vidjeli radioemisiju udarnog vala dok putuje kroz koronu zvijezde”, objašnjava Tasse. “Frekvencija emisije ovisi o gustoći plazme, pa s pomoću LOFAR-a možemo pratiti udarni val. XMM-Newton, sa svojim rendgenskim podacima, pomaže nam izmjeriti ili ograničiti gustoćni profil korone, pa možemo dobiti fizikalnu mjeru koronalnog izbačaja mase.”
Za ovu detekciju tim je tijekom osam sati promatrao 86 000 zvijezda unutar udaljenosti od 100 parseka, odnosno oko 326 svjetlosnih godina, od Sunčeva sustava. “Taj je događaj 10 do 100 000 puta sjajniji od Sunčevih”, dodaje Tasse. Ako je crveni patuljak u potpunosti konvektivan, vrlo je vjerojatno snažno magnetiziran, sa jačim magnetskim poljem i puno većim erupcijama nego na Suncu.
Crveni patuljci općenito su vrlo aktivne zvijezde. Manji su od Sunca, ali pokazuju izraženu magnetsku aktivnost i česte baklje. Istodobno su i najbrojnija klasa zvijezda u svemiru. Zbog njihove male sjajnosti nijedan pojedinačni crveni patuljak trenutačno nije vidljiv golim okom sa Zemlje.
Unatoč tome, crveni patuljci imaju jednu važnu prednost u kontekstu potrage za planetima veličine Zemlje. Većina potvrđenih egzoplaneta otkrivena je upravo u orbitama oko takvih zvijezda, koje čine približno 75 posto ukupne populacije zvijezda na glavnom nizu. U tu skupinu spada i poznati sustav TRAPPIST-1, kao i nedavno otkriveni trojni sustav planeta koji kruže oko zvijezde TOI-2267.
Nastanjiva zona pod udarima koronalnih izbačaja mase
“Budući da su crveni patuljci najčešće zvijezde u svemiru, oni su i najvjerojatnije mjesto na kojem će se pronaći planet”, naglašava Callingham. “Zato želimo utvrditi je li planet oko takve zvijezde potencijalno nastanjiv. No doista nismo znali koliko često te zvijezde doživljavaju ovako goleme oluje, koronalne izbačaje mase. Važno je to utvrditi, jer čak i ako je planet u nastanjivoj zoni, moguće je da ga zvijezda toliko često zasipa koronalnim izbačajima mase da mu atmosfera jednostavno nestane.”
Nova detekcija ne ide u prilog optimističnoj slici o životu na planetima oko crvenih patuljaka. Potvrđuje sumnju koja se u literaturi spominje godinama, a to je da su šanse za razvoj složenog života u takvom okruženju možda vrlo male. Crveni patuljci mogu mirno sjati bilijunima godina, što višestruko nadmašuje sadašnju starost svemira od 13,8 milijardi godina, ali učestali koronalni izbačaji mase koji ogoljuju planete predstavljaju ozbiljan nedostatak.
Procjene govore da crveni patuljak može izbaciti osobito snažan koronalni izbačaj mase otprilike jednom u 500 godina. Za evoluciju života potrebno je dugotrajno stabilno okruženje. Uz to, nastanjiva zona oko crvenog patuljka vrlo je uska, pa planeti kruže znatno bliže matičnoj zvijezdi nego u Sunčevu sustavu. U našem sustavu velike erupcije mogu privremeno suziti Zemljino magnetsko polje gotovo do same površine planeta, dok bi baklja s crvenog patuljka potencijalno mogla jednostavno “ogoliti” atmosferu bliskog planeta.
“To nam govori da ‘nastanjiva zona’ nije samo pitanje tekuće vode”, kaže Tasse. “Riječ je i o magnetskom okruženju. Ako zvijezda proizvodi mnogo nasilnih koronalnih izbačaja mase, planet treba snažno magnetsko štitno polje da bi zadržao atmosferu. Zato bi život kakav poznajemo oko takvih zvijezda mogao biti mnogo teže ostvariv.”
Sljedeći korak je sustavno prikupljanje novih podataka. “Dalje je potrebno prikupiti više podataka i izgraditi stvarnu statistiku”, navodi Tasse. “S budućim instrumentima kao što je Square Kilometre Array (SKA), detektirat će se mnogo više događaja i moći će se odrediti koliko se često ti veliki koronalni izbačaji mase događaju i kako utječu na obližnje planete.”
Sadašnja istraživanja tek su početak detaljnijeg proučavanja egzoplaneta oko crvenih patuljaka. Svemirski teleskop James Webb (JWST) već radi na detekciji atmosfera oko planeta veličine Zemlje koji kruže oko takvih zvijezda. Istodobno se u Južnoj Africi i Australiji gradi radiointerferometar SKA , koji bi trebao započeti znanstvena opažanja 2027. godine. Procjene upućuju na to da bi SKA već u prvoj godini rada mogao otkriti desetke do stotine snažnih erupcija koronalnih izbačaja mase na obližnjim zvijezdama.
