NASA)/NASA/SDO/AIA/JHelioviewer/D. Müller
Pentru prima dată, astronomii spun că au observat o explozie gigantică eliberată de o stea din afara sistemului nostru solar. Erupția a fost similară în anumite privințe cu cele declanșate de soarele nostru, cum ar fi furtunile solare care au împodobit cerul nopții cu aurore săptămâna trecută pe Pământ, dar la o scară mult mai mare – și mai amenințătoare.
Conform unor noi cercetări, în loc să declanșeze aurore boreale colorate, această explozie puternică era mai probabil să aibă consecințe devastatoare pentru orice planetă din apropiere.
O ejecție de masă coronală, sau o CME, a fost cauza probabilă a evenimentului exploziv. În sistemul nostru solar, acest fenomen este reprezentat de un nor mare de gaz ionizat, numit plasmă, și câmpuri magnetice care erup din atmosfera exterioară a soarelui.
Când astfel de izbucniri sunt suficient de mari pentru a ajunge pe Pământ, ele pot provoca fenomene meteorologice spațiale sau perturbări majore ale câmpului magnetic al planetei noastre.
Aceste furtuni solare puternice creează aurore la polii Pământului, dar pot perturba și comunicațiile, rețeaua electrică și operațiunile sateliților.
Astronomii nu au reușit niciodată să detecteze o ejecție de masă coronală eliberată de o altă stea – până acum. Cercetătorii au descris descoperirea revoluționară într-un studiu publicat miercuri în revista Nature.
Steaua, numită StKM 1-1262, este o stea pitică roșie aflată la aproximativ 130 de ani-lumină de Pământ.
Furtuna stelară a fost lansată cu o viteză uluitoare de 5,3 milioane de mile pe oră (2.400 de kilometri pe secundă). O astfel de viteză a fost înregistrată doar în aproximativ 1 din fiecare 2.000 de ejecții de masă coronală eliberate de Soarele nostru, potrivit autorilor studiului.
„Steaua se comportă ca o găleată de plasmă clocotită, extrem de magnetizată. Această explozie este de 10 până la 100 de mii de ori mai puternică decât cea mai puternică pe care o poate produce soarele”, a declarat prin e-mail coautorul studiului, Cyril Tasse, cercetător asociat la Observatorul din Paris. „Aceasta deschide o fereastră către vremea spațială extrasolară.”
Explozia densă și rapidă de materie aruncată de stea a fost suficient de puternică încât a putut dezbrăca atmosfera unei planete care orbita în apropiere.
Înțelegerea modului în care activitatea violentă a stelelor afectează exoplanetele este crucială, deoarece astronomii încearcă să determine dacă vreo planetă dincolo de sistemul nostru solar este potențial locuibilă pentru viață.
În căutarea exploziilor stelare
Odată eliberate în spațiu de către o stea, ejecțiile de masă coronală creează o explozie de unde radio în timp ce trec prin atmosfera stelară exterioară, numită coroană.
„Sunt rafale puternice de vânt stelar care se mișcă mai repede decât viteza sunetului în spațiul interplanetar înconjurător, creând o undă de șoc comparabilă cu boom-ul sonic al unui avion de vânătoare”, a declarat Mark Miesch, cercetător științific la Centrul de Predicție a Vremii Spațiale al Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice. Miesch nu a participat la studiu.
Cercetătorii au observat semnalul radio în timp ce foloseau un nou software analitic pentru a analiza un studiu al cerului realizat de radiotelescopul Low Frequency Array, sau LOFAR, în urmă cu aproape 10 ani. LOFAR este compus din mii de antene din Olanda și din întreaga Europă pentru a crea un singur radiotelescop de mari dimensiuni.
„Acest tip de semnal radio pur și simplu nu ar exista dacă materialul nu ar fi părăsit complet bula de magnetism puternic a stelei”, a declarat autorul principal al studiului, Dr. Joe Callingham, profesor asociat la Institutul Anton Pannekoek pentru Astronomie al Universității din Amsterdam. „Cu alte cuvinte, este cauzat de o CME.”
Tasse și coautorul studiului, Philippe Zarka, cercetător senior la Observatorul din Paris, au dezvoltat noua tehnică de analiză, numită Spectroscopie Multiplexată Radio Interferometrică sau RIMS. Aceasta se baza pe lungimi de undă ale luminii captate de la mii de stele pentru a le monitoriza și a determina cum se schimbă acestea în timp, a spus Tasse.
„Ideea era să încercăm să detectăm semnale radio de la stele și exoplanete”, a spus Tasse. „Aceasta este o tehnică ideală pentru CME-urile care evoluează pe intervale de timp de câteva minute, așa că este nevoie de monitorizare continuă, de înaltă rezoluție.”
Semnalul detectat de RIMS a fost o explozie radio de tip II, sugerând că gazul fierbinte se îndepărta de stea în spațiu. Spre deosebire de exploziile radio rapide, care sunt sclipiri de lumină de ordinul milisecundelor cu origini dubioase, o explozie radio de tip II are loc în câteva minute, a spus Callingham.
„Spre deosebire de masa materialului, masa de masă coronală (CME) circulă spre exterior”, a spus Callingham. „Așadar, nu numai din explozia radio putem spune că steaua a pierdut masă, ci putem determina și parametri fizici precum densitatea.”
Echipa a folosit date din misiunea XMM-Newton a Agenției Spațiale Europene, lansată în 1999, pentru a măsura temperatura, rotația și luminozitatea stelei prin intermediul razelor X.
„Aveam nevoie de sensibilitatea și frecvența LOFAR pentru a detecta undele radio”, a declarat David Konijn, coautor al studiului și doctorand la Institutul Olandez pentru Radioastronomie, într-un comunicat. „Și fără XMM-Newton, nu am fi putut determina mișcarea CME sau să o plasăm într-un context solar, ambele fiind cruciale pentru a demonstra ceea ce descoperiserăm. Niciunul dintre telescoape nu ar fi fost suficient – aveam nevoie de ambele.”
Observarea ejecțiilor de masă coronală eliberate de alte stele s-a dovedit dificilă, deoarece acestea sunt pur și simplu prea departe pentru a observa fenomenul direct, a spus Callingham. Deși au apărut indicii anterioare ale ejecțiilor de masă coronală de la alte stele, acestea ar putea fi adesea explicate prin alte activități, cum ar fi erupții puternice, și nu au existat detectări definitive, a adăugat Tasse.
„Dovezile anterioare privind existența unor CME-uri în alte stele s-au referit în principal la etapele incipiente ale evenimentului, când plasma se desprinde pentru prima dată de pe stea”, a spus Miesch.
Însă utilizarea unui telescop sensibil precum LOFAR și căutarea semnalului radio revelator au permis o descoperire directă, a spus Callingham.
Miesch a spus că semnătura emisiei se potrivește cu semnăturile cunoscute ale exploziilor radio de tip II de la CME-urile solare.
Detectarea clară a unei explozii radio stelare de tip II a fost mult timp căutată ca indicator al ejecțiilor de masă coronală de la alte stele, a declarat Kevin France, profesor asociat și astrofizician la Universitatea din Colorado, Boulder. France a studiat ejecțiile de masă coronală, dar nu a participat la această cercetare.
„Această detectare oferă probabil cea mai puternică dovadă de până acum că acest fenomen are loc dincolo de sistemul solar”, a scris el într-un e-mail. „Această observație, și sperăm că mai multe de acest gen, ne va permite să înțelegem mai bine viețile timpurii violente ale acestor stele cu masă mică, care reprezintă peste 70% din totalul stelelor din Calea Lactee.”
Căutarea vieții
Stelele pitice roșii pot avea câmpuri magnetice de peste 1.000 de ori mai puternice decât cele ale Soarelui nostru, a spus Callingham.
StKM 1-1262 are jumătate din masa stelei noastre, dar se rotește de 20 de ori mai repede și se mândrește cu un câmp magnetic estimat a fi de 300 de ori mai puternic, potrivit studiului.
Oamenii de știință găsesc adesea exoplanete care orbitează aceste stele, care sunt mult mai slabe, mai reci și mai mici decât soarele nostru și la o distanță mai mică decât planetele din sistemul nostru solar – uneori completând o orbită în câteva zile.
Deoarece stelele pitice roșii sunt mai puțin luminoase și mai reci decât steaua noastră, zona locuibilă – distanța față de o stea unde condițiile de pe planetă sunt suficient de calde pentru a susține potențial apă lichidă la suprafața sa – este mult mai mică, ceea ce înseamnă că planetele sunt mai strâns grupate în jurul stelelor minuscule.
Însă astronomii s-au întrebat de mult timp dacă erupțiile solare emise de stelele pitice roșii ar putea lovi planetele cu radiații dăunătoare. Dacă o planetă are apă lichidă la suprafața sa, ceea ce înseamnă că ar putea fi locuibilă pentru viață, atunci are și o atmosferă protectoare.
În prezent, nu se știe dacă există planete care orbitează StKM 1-1262, dar pe baza cercetărilor anterioare, aproape fiecare stea pitică roșie pare să găzduiască cel puțin o planetă, a spus Callingham.
„Câmpul magnetic protector pe care îl avem pe Pământ nu ar putea rezista presiunii CME, expunând atmosfera sa direct la CME (cauzând dezlipirea acesteia)”, a scris Callingham într-un e-mail. „Așadar, chiar dacă planeta s-ar afla în regiunea perfectă din jurul stelei, atmosfera sa s-ar pierde rapid, lăsând în urmă o rocă sterilă (cam ca Marte)”.
În continuare, cercetătorii vor să încerce să determine cum se formulează și se eliberează o energie atât de enormă în stele atât de mici, a spus Tasse – și să descopere ce impact ar putea avea ejecțiile repetate de masă coronală asupra planetelor din apropiere.
Callingham este, de asemenea, șeful Grupului de Știință Square Kilometre Array din cadrul Institutului Olandez pentru Radioastronomie.
Rețeaua Square Kilometre Array, care se așteaptă să fie finalizată în 2028, va include mii de antene parabolice și până la 1 milion de antene de joasă frecvență pentru a crea cel mai mare radiotelescop din lume, care ar putea căuta ejecții de masă coronală eliberate de alte stele.
„Acesta este doar începutul și, sperăm, o mostră din ceea ce va urma”, a spus Miesch. „Sperăm că acest lucru va inspira studii ulterioare pentru a verifica dacă este ceea ce credem că este și pentru a caracteriza mai bine cât de frecvente sunt astfel de evenimente.”
