Kosmiczne obserwatorium Chandra po raz pierwszy zobaczyło astrosferę wokół młodej gwiazdy podobnej do Słońca, odsłaniając burzliwą młodość naszej gwiazdy.
Astronomowie zarejestrowali wyjątkową scenę z życia młodej gwiazdy przypominającej Słońce – HD 61005 – która tworzy rozległą bańkę gorącego gazu w otaczającym ją ośrodku międzygwiazdowym. Dzięki obserwacjom w promieniach rentgenowskich z użyciem teleskopu kosmicznego Chandra udało się po raz pierwszy zobrazować astrosferę wokół gwiazdy tak podobnej do naszej. To swoisty odpowiednik heliosfery, czyli bąbla formowanego przez wiatr słoneczny, który osłania Układ Słoneczny przed najbardziej energetycznymi cząstkami z przestrzeni międzygwiazdowej.
HD 61005 znajduje się około 120 lat świetlnych od Ziemi, co w skali Galaktyki czyni ją naszym bliskim sąsiadem. Gwiazda ma masę i temperaturę zbliżoną do parametrów Słońca, ale jest od niego znacznie młodsza – liczy około 100 milionów lat, podczas gdy nasze Słońce ma już około pięciu miliardów lat. W tej młodzieńczej fazie życia gwiazda jest zdecydowanie bardziej gwałtowna – jej wiatr gwiazdowy jest około trzy razy szybszy i około 25 razy gęstszy niż wiatr słoneczny obserwowany dziś.
Ten intensywny wiatr, zderzając się z chłodniejszym gazem i pyłem w otoczeniu HD 61005, nadmuchuje rozległą astrosferę wypełnioną gorącą, świecącą w promieniach X plazmą. Zespół kierowany przez Careya Lisse’a z Johns Hopkins University w Baltimore podkreśla, że taki obraz pozwala odtworzyć warunki panujące wokół młodego Słońca miliardy lat temu. Naszej heliosfery nie możemy zobaczyć „z zewnątrz”, dlatego podobna gwiazda staje się naturalnym laboratorium do badania ewolucji ochronnego bąbla wokół Słońca.
Astrosfera HD 61005 ma rozmiary około 200 razy większe niż odległość Ziemi od Słońca. Środowisko międzygwiazdowe, w którym zanurzona jest ta gwiazda, jest – jak wynika z obserwacji w podczerwieni i z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST) – około tysiąc razy gęstsze niż otoczenie Słońca. W tak gęstej części Galaktyki nasza heliosfera sięgałaby mniej więcej do orbity Saturna, znacznie słabiej chroniąc wnętrze Układu Słonecznego przed wysokoenergetycznymi cząstkami. Gdyby natomiast HD 61005 przenieść w okolice Słońca, jej astrosfera rozciągałaby się dziesięć razy dalej niż obecna heliosfera – niczym rodzaj kosmicznej „tarczy” o imponujących rozmiarach.
Układ HD 61005 od lat nosi wśród astronomów przydomek „Ćma” – na zdjęciach w podczerwieni pyłowy dysk przypomina rozpostarte skrzydła tego nocnego owada. Materiał pyłowy, podobny do naszego Pasa Kuipera, to pozostałość po procesie formowania się gwiazdy. Oddziaływanie wiatrów gwiazdowych z gęstym ośrodkiem międzygwiazdowym rzeźbi w tym pyle charakterystyczne struktury, a jednocześnie wzmacnia sygnał w promieniach X, który pozwolił Chandrze odróżnić rozciągłą astrosferę od punktowego obrazu samej gwiazdy.
Pierwsze, godzinne obserwacje HD 61005 za pomocą Chandry przeprowadzono już w 2014 roku i zarejestrowano wówczas jedynie słaby sygnał rentgenowski z okolic gwiazdy. Dopiero znacznie dłuższa, blisko 19‑godzinna ekspozycja z 2021 roku pozwoliła na wyraźne wykrycie rozszerzonej emisji, interpretowanej jako obraz astrosfery. Łącząc te dane z wcześniejszymi obserwacjami w podczerwieni i w świetle widzialnym, badacze zrekonstruowali zarówno właściwości wiatru HD 61005, jak i parametry lokalnego ośrodka galaktycznego.
Nowe wyniki mają znaczenie nie tylko dla zrozumienia historii Słońca, ale również dla badań nad pogodą kosmiczną i potencjalną zdatnością do zamieszkania planet wokół innych gwiazd. Wiatr gwiazdowy i rozmiar astrosfery decydują o tym, jak silnie powierzchnie planet bombardowane są promieniowaniem kosmicznym i strumieniami wysokoenergetycznych cząstek. Takie obserwacje sugerują, że warunki panujące wokół młodego Słońca mogły być znacznie bardziej surowe niż dziś, co miało kluczowe znaczenie dla ewolucji atmosfer i powstawania życia w Układzie Słonecznym.
Choć HD 61005 jest zbyt słaba, by dostrzec ją nieuzbrojonym okiem, znajduje się na tyle blisko, że w sprzyjających warunkach można ją wypatrzyć za pomocą lornetki. Badania tej niepozornej gwiazdy – „Ćmy” – pozwalają lepiej zrozumieć najważniejszą gwiazdę w naszym życiu v Słońce, które także kiedyś było młodym, gwałtownym obiektem dmuchającym własną kosmiczną bańkę wśród obłoków Galaktyki.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: Chandra
Na ilustracji: Na tym zdjęciu widać pierwszą astrosferę, czyli bańkę stworzoną przez wiatr, którą astronomowie uchwycili wokół gwiazdy HD 61005 będącej młodszą wersją naszego Słońca. Źródło: Rentgen: NASA/CXC/John Hopkins University/CM Lisse i in.; Podczerwień: NASA/ESA/STIS; Optyka: NSF/NoirLab/CTIO/DECaPS2; Przetwarzanie obrazu: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
