Od dawna naukowcy zakładali, że hamowanie magnetyczne rotacji gwiazd trwa w nieskończoność, jednak nowe obserwacje podważają te założenia.
Dawno, dawno temu naukowcy założyli, że gwiazdy włączają wieczny hamulec magnetyczny, powodujący niekończące się spowolnienie ich rotacji. Dzięki nowym obserwacjom i wyrafinowanym metodom udało im się zajrzeć w magnetyczne sekrety gwiazd i odkryli, że nie jest to to, czego się spodziewali. Kosmiczne punkty, w których można znaleźć obcych sąsiadów, mogą znajdować się wokół gwiazd przechodzących kryzys wieku średniego i później. Wyniki tych przełomowych badań, rzucające światło na zjawiska magnetyczne i środowiska nadające się do zamieszkania, zostały opublikowane w Astrophysical Journal Letters.
W 1995 roku szwajcarscy astronomowie Michael Mayor i Didier Queloz ogłosili pierwsze odkrycie planety poza naszym Układem Słonecznym. Ta planeta krąży wokół odległej gwiazdy podobnej do Słońca, znanej jako 51 Pegasi. Od tamtego czasu odkryto ponad 5500 tak zwanych egzoplanet, które krążą wokół innych gwiazd w naszej Galaktyce. W 2019 roku obaj naukowcy zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za swoją pionierską pracę. W pierwszej połowie stycznia 2024 r. międzynarodowy zespół astronomów opublikował nowe obserwacje dotyczące 51 Pegasi, sugerując, że obecne środowisko magnetyczne wokół tej gwiazdy może być szczególnie korzystne dla rozwoju złożonego życia.
Gwiazdy takie jak Słońce, rodzą się szybko wirując, co tworzy silne pole magnetyczne, które może gwałtownie wybuchnąć, bombardując ich układy planetarne naładowanymi cząstkami i szkodliwym promieniowaniem. Przez miliardy lat rotacja gwiazd stopniowo zwalnia, gdy pole magnetyczne jest przeciągane przez wiatr wypływający z ich powierzchni, w procesie znanym jako hamowanie magnetyczne. Wolniejsza rotacja prowadzi do słabszego pola magnetycznego, a obie właściwości stopniowo maleją, przy czym każda z nich oddziałuje na drugą. Do niedawna astronomowie zakładali, że hamowanie magnetyczne trwa w nieskończoność, ale nowe obserwacje zaczęły podważać to założenie.
Piszemy na nowo podręczniki na temat tego, jak rotacja i magnetyzm w starszych gwiazdach, takich jak Słońce, zmieniają się po połowie ich życia – powiedział lider zespołu Travis Metcalfe, starszy pracownik naukowy w White Dwarf Research Corporation w Golden, Kolorado, USA. Nasze wyniki mają ważne konsekwencje dla gwiazd z układami planetarnymi i ich perspektyw rozwoju zaawansowanych cywilizacji. Klaus Strassmeier, dyrektor Leibniz-Institute for Astrophysics w Poczdamie w Niemczech i współautor badania, dodaje: Dzieje się tak, ponieważ osłabione hamowanie magnetyczne również dławi wiatr gwiazdowy i zmniejsza prawdopodobieństwo niszczycielskich erupcji.
Zespół astronomów z USA i Europy połączył obserwacje 51 Pegasi z satelity TESS z pomiarami jej pola magnetycznego wykonanymi przez Wielki Teleskop Lornetkowy (LBT) w Arizonie przy użyciu instrumentu Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI). Pomimo że egzoplaneta nie przechodzi przed gwiazdą z naszego punktu widzenia, subtelne zmiany jasności gwiazdy pozwalają na pomiar promienia, masy i wieku gwiazdy (asterosejsmologia). Pole magnetyczne gwiazdy umożliwiło stworzenie magnetycznej mapy jej powierzchni podczas rotacji (obrazowanie Zeemana-Dopplera). Pomiary te pozwoliły zespołowi ocenić obecne środowisko magnetyczne wokół gwiazdy.
Już wcześniejsze obserwacje z teleskopu Keplera sugerowały, że hamowanie magnetyczne może osłabnąć po przekroczeniu wieku Słońca, (4,5 miliarda lat) zrywając ścisły związek między rotacją a magnetyzmem w starszych gwiazdach. Jednak tylko bezpośrednie pomiary pola magnetycznego gwiazdy mogą ustalić przyczyny, a cele obserwowane przez Keplera były zbyt słabe do obserwacji przy pomocy LBT. Misja TESS rozpoczęła zbieranie pomiarów w 2018 roku, w tym dla 51 Pegasi.
W ostatnich latach zespół zaczął używać PEPSI na LBT do pomiaru pól magnetycznych kilku celów TESS, co pozwoliło zdobyć nową wiedzę na temat zmian magnetyzmu w gwiazdach podczas ich starzenia się. Obserwacje wykazały, że hamowanie magnetyczne zmienia się nagle w gwiazdach nieco młodszych od Słońca, stając się ponad 10 razy słabsze w tym momencie, dalej malejąc wraz z wiekiem gwiazdy. Zespół przypisał te zmiany nieoczekiwanemu przesunięciu w sile i złożoności pola magnetycznego oraz wpływowi tego przesunięcia na wiatr gwiazdowy. Nowe pomiary właściwości 51 Pegasi pokazują, że gwiazda przeszła już przez to przejście do osłabionego hamowania magnetycznego, podobnie jak nasze Słońce.
To bardzo satysfakcjonujące, że LBT i PEPSI były w stanie ujawnić nowe spojrzenie na ten układ planetarny, który odegrał tak kluczową rolę w astronomii egzoplanet – mówi Klaus Strassmeier, główny badacz spektrografu PEPSI. Badania te są ważnym krokiem naprzód w poszukiwaniu życia w naszej Galaktyce.
W naszym Układzie Słonecznym przejście z oceanów na ląd nastąpiło kilkaset milionów lat temu, co zbiegło się w czasie z osłabieniem hamowania magnetycznego na Słońcu. Młode gwiazdy bombardują swoje planety naładowanymi cząstkami, co może być wrogie dla rozwoju złożonego życia, natomiast starsze gwiazdy wydają się zapewniać bardziej stabilne środowisko. Odkrycia zespołu sugerują, że najlepszymi miejscami do poszukiwania życia poza naszym Układem Słonecznym mogą być gwiazdy w średnim i starszym wieku.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Old stars may be the best places to search for life
- Weakened Magnetic Braking in the Exoplanet Host Star 51 Peg
Źródło: AIP
Na ilustracji: Złożony obraz ilustrujący układ 51 Pegasi i jego zmierzone pole magnetyczne. Źródło: AIP/J. Fohlmeister
