Влияние звездного магнетизма на потенциальную обитаемость экзопланет

Интерес к землеподобным планетам, вращающимся в обитаемой зоне своих звезд-хозяев, резко возрос благодаря стремлению обнаружить жизнь за пределами нашей Солнечной системы. Но на обитаемость таких планет, известных как экзопланеты, влияет не только их расстояние до звезды.

Новое исследование ученых из Университета Райса (Rice University) расширяет определение пригодной для жизни зоны для планет, включая магнитное поле их звезды. Этот фактор, хорошо изученный в Солнечной системе, может иметь значительные последствия для жизни на других планетах, говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal.

Наличие и сила магнитного поля планеты и его взаимодействие с магнитным полем звезды-хозяина являются ключевыми факторами, определяющими способность планеты поддерживать жизнь. Экзопланете необходимо сильное магнитное поле, чтобы защитить от звездной активности, и она должна вращаться достаточно далеко от своей звезды, чтобы избежать прямой и потенциально катастрофической магнитной связи.

«Увлечение экзопланетами проистекает из нашего желания лучше понять собственную планету», — говорит Дэвид Александр, профессор физики и астрономии, директор Космического института Райса и автор исследования. «Вопросы о формировании Земли и возможности ее обитания являются ключевыми факторами, побуждающими нас изучать эти далекие миры».

Магнитные взаимодействия

Традиционно ученые фокусируются на «зоне Златовласки» — области вокруг звезды, где условия оптимальны для существования жидкой воды. Добавив магнитное поле звезды к критериям обитаемости, исследователи предлагают более тонкое понимание того, где во Вселенной может процветать жизнь.

Работа была сосредоточена на магнитных взаимодействиях между планетами и звездами-хозяевами — концепции, известной как космическая погода. На Земле космическая погода определяется Солнцем и влияет на магнитное поле и атмосферу нашей планеты. Для исследования ученые упростили сложное моделирование, которое обычно требуется для понимания этих взаимодействий.

Ученые охарактеризовали звездную активность, используя показатель активности звезды, известный как число Россби (Ro): отношение периода вращения звезды к времени ее конвективного оборота. Это помогло им оценить альфвеновский радиус звезды (радиус магнитосферы) — расстояние, на котором звездный ветер эффективно отделяется от звезды.

Планеты, находящиеся в пределах этого радиуса, не являются подходящими кандидатами на обитаемость, поскольку они будут магнитно притянуты к звезде, что приведет к быстрому разрушению их атмосферы.

Применив этот подход, ученые проверили 1546 экзопланет, чтобы определить, лежат ли их орбиты внутри или вне альфвеновского радиуса звезды.

Жизнь в других местах галактики

Исследование показало, что только две планеты, K2-3 d и Kepler-186 f, из 1546 изученных, отвечают всем условиям потенциальной обитаемости. Эти планеты имеют размер Земли, вращаются на расстоянии, благоприятном для образования жидкой воды, находятся за пределами альфвеновского радиуса своей звезды и обладают достаточно сильным магнитным полем, чтобы защититься от звездной активности.

«Хотя эти условия необходимы для того, чтобы на планете могла зародиться жизнь, они не гарантируют этого», — говорят исследователи. «Наша работа подчеркивает важность учета широкого спектра факторов при поиске пригодных для жизни планет».

Исследование также подчеркивает необходимость продолжения изучения и наблюдения за экзопланетными системами, извлекая уроки из системы Солнце-Земля. Расширяя критерии обитаемости, ученые создают основу для будущих исследований и наблюдений, чтобы определить, одиноки ли мы во Вселенной.