Możliwe, że po raz pierwszy na młodej gwieździe podobnej do Słońca o nazwie EK Draconis zaobserwowano wybuch około 10 razy potężniejszy niż kiedykolwiek widziano na naszym Słońcu. Było to możliwe dzięki współdziałaniu teleskopu satelitarnego TESS (fotometria) i dwóch teleskopów na Ziemi (spektroskopia). Publikacja na ten temat ukazała się 9 grudnia 2021 roku w prestiżowym czasopiśmie Nature.
Nasze Słońce często uwalnia w rozbłyskach energię, która odpowiada jednoczesnemu wybuchowi milionów bomb wodorowych. Często słonecznym rozbłyskom towarzyszą ogromne jęzory plazmy zwane włóknami. Z tych włókien mogą uwolnić magnetyczne bąble bardzo gorącej plazmy zwane koronalnymi wyrzutami masy, które mkną w przestrzeni z prędkością milionów kilometrów na godzinę.
Gdy koronalne wyrzuty masy uderzają w Ziemię, mogą uszkodzić satelity krążące wokół Ziemi i wyzwolić silne zakłócenia znane jako burze geomagnetyczne, które mogą siać spustoszenie w sieciach energetycznych. Na przykład w 1989 roku koronalny wyrzut masy w ciągu sekund wywołał poważną awarię zasilania (tzw. blackout) w całej kanadyjskiej prowincji Quebec – zniszczył stacje transformatorowe aż do New Jersey i prawie wyłączając amerykańską sieć energetyczną od stanów środkowo-atlantyckich do wybrzeża północno-zachodniego.
Koronalne wyrzuty masy mogą mieć poważny wpływ na Ziemię i ludzkie społeczeństwo – powiedział w oświadczeniu współautor publikacji Yuta Notsu (astrofizyk z University of Colorado w Boulder, USA).
W publikacji z 2019 roku astronomowie oszacowali, że teoretycznie na odległych żółtych karłach mogą wystąpić ekstremalne rozbłyski (ang. superflares) o energiach rzędu 10 razy większych niż największy znany rozbłysk słoneczny. Takie ekstremalne rozbłyski mogą wygenerować ekstremalne koronalne wyrzuty masy (znacznie potężniejsze niż na Słońcu). Jednak do tej pory nie było żadnych dowodów obserwacyjnych.
Koronalny wyrzut masy z naszego Słońca zaobserwowany w 2015 roku. Źródło: NASA
Astronomowie badali gwiazdę EK Draconis odległą o 111 lat świetlnych od Ziemi. EK Draconis jest żółtym karłem podobnym do Słońca, ale znacznie młodszy, bo liczącym od 50 do 125 milionów lat. To jest tak, jakby patrzeć na nasze Słońce 4,5 miliarda lat temu – powiedział Yuta Notsu.
Z dotychczasowych obserwacji EK Draconis wynikało, że gwiazda często ma rozbłyski. Licząc na szczęśliwy traf i złapanie rozbłysku, astronomowie rozpoczęli w styczniu 2020 roku akcję obserwacyjną z użyciem teleskopu kosmicznego TESS (fotometria w zakresie optycznym 600-1000 nm) i dwóch japońskich teleskopów ze spektrografami: 3,8-metrowy teleskop Seimei (Kyoto University) oraz 2-metrowy teleskop Nayuta (Nishi-Harima Astronomical Observatory). Kampania obserwacyjna trwała do kwietnia 2020 roku i zakończyła się pełnym sukcesem.
5 kwietnia 2020 roku wysiłek został nagrodzony. Astronomowie zaobserwowali ekstremalny rozbłysk, po którym w ciągu około 30 minut nastąpiło coś, co wydaje się koronalnym wyrzutem masy poruszającym się z prędkością około 1,8 mln km/godz. Oszacowano, że jego masa powinna być około 10 razy większa niż masa największego znanego koronalnego wyrzutu masy na Słońcu.
Jest to pierwsza detekcja prawdopodobnego koronalnego wyrzutu masy z gwiazdy podobnej do Słońca – powiedział Notsu.
Główną niedogodnością przy obserwacjach rozbłysków i koronalnych wyrzutów masy na odległych gwiazdach jest fakt, że nie można śledzić tych zjawisk bezpośrednio obserwując tarcze gwiazd – tak jak w przypadku Słońca. Pozostają analizy przebiegu zjawisk bazujące na fotometrii i spektroskopii. Poniżej zaprezentowano taki właśnie „pośredni” dowód dla gwiazdy EK Draconis zjawiska rozbłysku z koronalnym wyrzutem masy ze źródłowej publikacji.
Krzywa blasku i widma ekstremalnego rozbłysku trwającego około 150 minut na gwieździe EK Draconis w dn. 5 kwietnia 2020 roku. Źródło: Nat Astron (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01532-8
Lewy panel:
u góry (a) – krzywa blasku na podstawie obserwacji satelity TESS w zakresie optycznym (600-1000 nm),
u dołu (b) – krzywa blasku szerokości równoważnej profilu linii widmowej wodoru H-alfa na podstawie obserwacji japońskich teleskopów optycznych Nayuta i Seimei.
Środkowy panel: zmiany w czasie profilu linii widmowej H-alfa w dwóch wymiarach (kolory czerwony i niebieski odpowiadają odpowiednio składnikom emisyjnym i absorpcyjnym w linii widmowej)
u góry (c) – obserwacje H-alfa z teleskopu Seimei,
u dołu (d) – obserwacje H-alfa z teleskopu Nayuta.
Prawy panel (e): profile linii wodoru H-alfa uzyskane teleskopami Semei (kolor czerwony) i Nayuta (kolor czarny), które zostały uśrednione w zakresach 10-minutowych odpowiadających skali czasowej na rysunkach a,b,c,d
Astronom Yuta Notsu zwrócił uwagę, że zespół naukowców był w stanie zaobserwować tylko początkową fazę koronalnego wyrzutu masy. Dlatego dokładnie nie wiadomo, czy ta materia spadła z powrotem na gwiazdę, czy też została wyrzucona w przestrzeń. Przyszłe obserwacje tych zjawisk powinny wykorzystywać różne rodzaje teleskopów, aby zaobserwować późniejsze fazy koronalnych wyrzutów masy wokół innych gwiazd.
Wyniki tych badań sugerują, że młode Słońce mogło mieć gigantyczne koronalne wyrzuty masy, które z kolei wywierały wpływ na młodą Ziemię. Innymi słowy, koronalne wyrzuty masy mogą być silnie związane ze środowiskiem, w którym powstało życie – powiedział Notsu.
Notsu zauważył, że ekstremalnie rozbłyski na naszym Słońcu pojawiają się rzadko. Jednak badania przekroju słojów w drzewach i inne źródła sugerują, że w ciągu ostatnich 10 tysięcy lat Słońce wielokrotnie mogło generować ekstremalne rozbłyski, które docierały do Ziemi. Dyskusja nad prawdopodobieństwem i wpływem ekstremalnych rozbłysków i ekstremalnych wyrzutów masy na nasze społeczeństwo jest ważna – powiedział Notsu.
Widok na młoda gwiazdę podobną do Słońca z krążącą wokół niej planetą. Źródło: CC0 Public Domain
Więcej informacji:
- Publikacja naukowa (dostęp otwarty): Namekata, K., Maehara, H., Honda, S. et al. Probable detection of an eruptive filament from a superflare on a solar-type star. Nat Astron (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01532-8
- A young, sun-like star may hold warnings for life on Earth
- Astronomers spy record-breaking eruption on young sunlike star
Źródło: University of Colorado
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Na ilustracji: wizja artystyczna młodej gwiazdy podobnej do Słońca EK Draconis podczas koronalnego wyrzutu masy w stronę dwóch orbitujących wokół tej gwiazdy planet. Źródło: National Astronomical Observatory of Japan
