На иллюстрации художника показана планета (темный силуэт), проходящая перед красным карликом AU Microscopii. Планета находится так близко к извергающейся звезде, что сильный порыв звездного ветра и обжигающее ультрафиолетовое излучение нагревают водородную атмосферу планеты, заставляя ее улетучиваться в космос. Планета, в четыре раза превышающая диаметр Земли, медленно испаряет свою атмосферу, которая линейно растягивается вдоль ее орбитального пути. Этот процесс может в конечном итоге оставить после себя каменистое ядро. Иллюстрация основана на измерениях, сделанных космическим телескопом "Хаббл".
Авторы: НАСА, ЕКА и Джозеф Олмстед (STScI)
Молодая планета, вращающаяся вокруг звезды красного карлика, меняется непредсказуемым образом от орбиты к орбите. Она находится так близко к своей родительской звезде, что испытывает постоянный мощный выброс энергии, который испаряет ее водородную атмосферу, заставляя ее испаряться с планеты.
Но во время одной орбиты, наблюдаемой с помощью космического телескопа "Хаббл" НАСА, планета выглядела так, как будто она вообще не теряет никакого материала, в то время как орбита, наблюдаемая с помощью "Хаббла" полтора года спустя, показала явные признаки потери атмосферы.
Эта чрезвычайная изменчивость между орбитами шокировала астрономов. "Мы никогда не видели, чтобы выброс из атмосферы переходил от совершенно незаметного к очень заметному за такой короткий период, когда планета проходит перед своей звездой", - сказал Кейли Рокклифф из Дартмутского колледжа в Ганновере, штат Нью-Гэмпшир. "Мы действительно ожидали чего-то очень предсказуемого, повторяемого. Но это оказалось странным. Когда я впервые увидел это, я подумал: "Этого не может быть".
Рокклифф был не менее озадачен, увидев, когда это было обнаружено, что атмосфера планеты раздувается перед планетой, как фара в поезде, идущем со скоростью. "Это откровенно странное наблюдение является своего рода стресс-тестом для моделирования и физики эволюции планет. Это наблюдение такое классное, потому что мы получаем возможность исследовать это взаимодействие между звездой и планетой, которое действительно находится на самом экстремальном уровне ", - сказала она.
Расположенная в 32 световых годах от Земли родительская звезда AU Microscopii (AU Mic) содержит одну из самых молодых планетных систем, когда-либо наблюдавшихся. Возраст звезды составляет менее 100 миллионов лет (крошечная доля возраста нашего Солнца, которому 4,6 миллиарда лет). Самая внутренняя планета, AU Mic b, имеет орбитальный период 8,46 суток и находится всего в 6 миллионах миль от звезды (примерно 1/10 расстояния планеты Меркурий от нашего Солнца). Раздутый, газообразный мир примерно в четыре раза больше диаметра Земли.
AU Mic b была обнаружена космическими телескопами НАСА "Спитцер" и TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) в 2020 году. Это было замечено с помощью транзитного метода, что означает, что телескопы могут наблюдать небольшое снижение яркости звезды, когда планета проходит перед ней.
Красные карлики, подобные AU Microscopii, являются самыми распространенными звездами в нашей галактике Млечный Путь.Но могут ли планеты, вращающиеся вокруг красных карликов, таких как AU Mic b, быть пригодными для жизни? Ключевая проблема заключается в том, что у молодых красных карликов наблюдаются мощные звездные вспышки, выбрасывающие испепеляющее излучение. Этот период высокой активности длится намного дольше, чем у звезд, подобных нашему Солнцу.
Вспышки приводятся в действие интенсивными магнитными полями, которые запутываются из-за бурлящих движений звездной атмосферы. Когда переплетение становится слишком интенсивным, поля разрываются и соединяются заново, высвобождая огромное количество энергии, в 100-1000 раз более энергичной, чем наше Солнце высвобождает при своих вспышках. "Это создает действительно неограниченную и, откровенно говоря, пугающую атмосферу звездного ветра, которая влияет на атмосферу планеты", - сказал Рокклифф.
В этих жарких условиях планеты, формирующиеся в течение первых 100 миллионов лет после рождения звезды, должны испытывать наибольшее количество атмосферных выбросов. Это может привести к полному лишению планеты атмосферы.
"Мы хотим выяснить, какие планеты могут выжить в таких условиях. Как они, наконец, будут выглядеть, когда звезда успокоится? И будет ли в конечном итоге какой-либо шанс на обитаемость, или они просто превратятся в выжженные планеты? " сказал Рокклифф. "Теряют ли они в конечном итоге большую часть своей атмосферы, а их уцелевшие ядра превращаются в суперземли? Мы действительно не знаем, как выглядят эти окончательные составы, потому что в нашей солнечной системе нет ничего подобного".
Хотя яркий свет звезды мешает Хабблу непосредственно видеть планету, телескоп может измерить изменения в видимой яркости звезды, вызванные утечкой водорода с планеты и затемнением звездного света, когда планета проходит мимо звезды. Этот атмосферный водород нагрелся до такой степени, что он выходит за пределы гравитации планеты.
Невиданные ранее изменения в атмосферном оттоке от AU Mic b могут указывать на быструю и экстремальную изменчивость вспышек красного карлика-хозяина. Существует такая большая изменчивость, потому что у звезды много извилистых линий магнитного поля. Одно из возможных объяснений отсутствия водорода во время одного из транзитов планеты заключается в том, что мощная звездная вспышка, наблюдавшаяся за семь часов до этого, возможно, фотоионизировала выделяющийся водород до такой степени, что он стал прозрачным для света, и поэтому его нельзя было обнаружить.
Другое объяснение заключается в том, что звездный ветер сам формирует планетарный отток, делая его наблюдаемым в одни моменты и не наблюдаемым в другие. Это предсказывается в некоторых моделях, таких как модели Джона Макканна и Рут Мюррей-Клэй из Калифорнийского университета в Санта-Круз, но это первое наблюдательное свидетельство того, что это происходит в такой экстремальной степени, говорят исследователи.
Последующие наблюдения Хаббла за большим количеством транзитов AU Mic b должны дать дополнительные ключи к разгадке странной изменчивости звезды и планеты, а также к дальнейшей проверке научных моделей выхода из атмосферы экзопланет и эволюции.
Источник: NASA
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
