Obserwacje rozbłysków odległej gwiazdy mogą pomóc w poszukiwaniu planet zamieszkiwalnych

Astrofizycy wykorzystali Teleskop Jamesa Webba, by przyjrzeć się z bliska silnie zmiennej gwieździe. Zespół naukowców dokonał szczegółowej analizy czterech rozbłysków z okolic gwiazdy TRAPPIST-1 – małego i aktywnego obiektu znajdującego się w odległości około 40 lat świetlnych od Ziemi. Jej wyniki mogą pomóc w poszukiwaniach odległych planet, które przypominają Ziemię i mogą potencjalnie zapewniać odpowiednie warunki do rozwoju życia.

Dzięki Teleskopowi Jamesa Webba (James Webb Space Telescope – JWST) po raz pierwszy jesteśmy w stanie szukać wokół innych gwiazd egzoplanet mających atmosferę nieco podobną do tej otaczającej Ziemię, Wenus lub Marsa. Jednak takie polowanie nadal jest dość skomplikowane.

Większość małych i skalistych światów, które naukowcy planują w przyszłości zbadać za pomocą JWST, krąży wokół specyficznej klasy gwiazd zwanych karłami typu M lub po prostu czerwonymi karłami. Są to jedne z najbardziej niespokojnych i wybuchowych gwiazd w Galaktyce. Dobrym przykładem jest tu TRAPPIST-1, którą okrąża łącznie siedem egzoplanet. Jest niewiele większa od Jowisza, ale wystrzeliwuje wokół siebie wyjątkowo silne rozbłyski, czyli jasne i potężne wyrzuty cząstek i energii rozprzestrzeniające się daleko w przestrzeń kosmiczną. Ma to miejsce nawet kilka razy dziennie. Dla porównania – nasze Słońce doświadcza rozbłysków o podobnej wielkości średnio raz w miesiącu.

W rezultacie oglądanie i badanie planety krążącej wokół czerwonego karła przypomina próbę zrobienia zdjęcia znajomemu w klubie tanecznym z pulsującymi światłami. Często po prostu nie możemy jej dobrze zobrazować. Ward S. Howard i jego koledzy uważają jednak, że znaleźli przynajmniej częściowe rozwiązanie problemu. Korzystając z JWST – najbardziej zaawansowanego teleskopu, jaki kiedykolwiek wystrzelono w kosmos – zespół zarejestrował serię rozbłysków emitowanych przez TRAPPIST-1 w okresie około 27 godzin. Naukowcy opracowali następnie matematyczną metodę oddzielania światła pochodzącego z tych rozbłysków od normalnego promieniowania gwiazdy. Przypomina to użycie filtra celem usunięcia odblasków ze zdjęcia wykonanego smartfonem.

Naukowcy od dawna już przyglądali się gwieździe TRAPPIST-1. Nie znajduje się ona zbyt daleko od Ziemi w kategoriach galaktycznych, a przy tym jest istną planetarną skarbnicą. Do jej układu należą między innymi trzy małe i skaliste światy, które krążą wokół gwiazdy w obrębie jej strefy zamieszkiwalnej. Astrofizycy nie bez powodu używają więc JWST, aby sprawdzić, czy dałoby się wykryć ślady atmosfery wokół tych niewielkich planet – do tej pory z różnym skutkiem. To również jeden z powodów, dla których Howard i jego koledzy chcieli znów przyjrzeć się układowi TRAPPIST-1 z bardzo bliska.

Teraz, po raz pierwszy w historii, udało im się zaobserwować rozbłyski odległej gwiazdy na określonych długościach fali światła podczerwonego. Dzięki uzyskanym danym uchwycono zmienność czterech zarejestrowanych rozbłysków w najdrobniejszych szczegółach – w czasie, gdy ewoluowały przez kilka godzin, jaśniejąc coraz bardziej, osiągając maksimum blasku i ponownie przygasając. Możliwe okazało się także oddzielenie światła pochodzącego z rozbłysków TRAPPIST-1 od zwykłej, codziennej emisji tej gwiazdy, niezwiązanej z krótkimi, ale częstymi okresami jej wzmożonej aktywności. Opierając się na samych tych danych, zespół był następnie w stanie usunąć z zestawu danych obserwacyjnych około 80% całej emisji pochodzącej z rozbłysków gwiazdowych.

Choć parametry tych metod nie są jeszcze idealne, wyniki zespołu powinny pomóc astrofizykom w zebraniu dokładniejszych danych na temat charakterystyk siedmiu planet TRAPPIST-1. Naukowcy mogą też z czasem zastosować to samo podejście do innych, podobnych układów gwiazdowych, leżących w kosmicznej sali „w pobliżu” Ziemi.

Wyniki badań zostały zaakceptowane do publikacji w „The Astrophysical Journal” i opublikowane online na arXiv. Obserwacje wykorzystane w badaniu zostały uzyskane w pierwszym roku działania teleskopu przez Olivię Lim i Davida Lafrenière'a z Uniwersytetu w Montrealu w ramach projektu o nazwie NEAT Collaboration.

Czytaj więcej: