• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Även Goldilocks exoplaneter behöver en väluppfostrad stjärna

    En strålande flödestransportsimulering, topp, visar positiv (vit) och negativ (svart) magnetisk polaritet på ytan av en stjärna. På botten, associerade koronala magnetfältlinjer visar yttre (magenta) och inåtgående (gröna) linjer som sträcker sig in i det interplanetära rymden, bildar magnetfältet i den inre asterosfären, medan de i svart representerar slutna linjer med ändar rotade i stjärnfotosfären. Forskare vid Rice University använde modellerna för att avgöra att vissa exoplaneter kanske inte är beboeliga trots att de har banor i de så kallade "Goldilocks"-zonerna runt sina stjärnor. Kredit:Alexander Group/Rice University

    En exoplanet kan tyckas vara den perfekta platsen för att ordna hushållning, men innan du går dit, ta en närmare titt på dess stjärna.

    Rice University astrofysiker gör just det, bygga en datormodell för att hjälpa till att bedöma hur en stjärnas egen atmosfär påverkar dess planeter, för bättre eller sämre.

    Genom att begränsa förutsättningarna för beboelighet, de hoppas kunna förfina sökandet efter potentiellt beboeliga planeter. Astronomer misstänker nu att de flesta av de miljarder stjärnorna på himlen har minst en planet. Hittills, Jordbundna observatörer har upptäckt nästan 4, 000 av dem.

    Huvudförfattaren och Rice-studenten Alison Farrish och hennes forskningsrådgivare, solfysikern David Alexander, ledde deras grupps första studie för att karakterisera "rymdväder"-miljön för andra stjärnor än vår egen för att se hur det skulle påverka den magnetiska aktiviteten runt en exoplanet. Det är det första steget i ett National Science Foundation-finansierat projekt för att utforska magnetfälten runt själva planeterna.

    "Det är omöjligt med nuvarande teknologi att avgöra om en exoplanet har ett skyddande magnetfält eller inte, så denna artikel fokuserar på det som kallas det asterosfäriska magnetfältet, " sade Farrish. "Detta är den interplanetära förlängningen av det stjärnmagnetiska fältet som exoplaneten skulle interagera med."

    I studien publicerad i The Astrophysical Journal , forskarna utökar en magnetfältsmodell som kombinerar det som är känt om solmagnetisk flödestransport - magnetfältens rörelse runt, genom och utgår från solens yta – till ett brett spektrum av stjärnor med olika nivåer av magnetisk aktivitet. Modellen används sedan för att skapa en simulering av det interplanetära magnetfältet som omger dessa simulerade stjärnor.

    På detta sätt kunde de anta den potentiella miljön som så "populära" exoplanetsystem som Ross 128 upplever, Proxima Centauri och TRAPPIST 1, alla dvärgstjärnor med kända exoplaneter.

    Ingen stjärna är någonsin stilla. Plasman vid dess yta kärvar konstant, skapar störningar som skickar starka magnetfält (som de som är inbäddade i solens solvind) långt ut i rymden. Jordens egen magnetosfär hjälper till att göra den till en säker hamn för livet, men om det är fallet för någon exoplanet återstår att fastställa.

    "För de flesta människor, en planet i "beboelig zon" betyder traditionellt att den har precis rätt temperatur för flytande vatten, " sa Farrish. "Men i dessa specifika system, planeterna är så nära sina stjärnor att det finns andra hänsyn. Särskilt, den magnetiska interaktionen blir mycket viktig."

    Dessa "Goldilocks"-planeter kan njuta av temperaturer och atmosfärstryck som tillåter livgivande vatten att existera, men kretsar troligen för nära sina stjärnor för att undkomma effekterna av stjärnans starka magnetfält och den tillhörande strålningen.

    "Beroende på var den är inom stjärnans utvidgade magnetfält, det uppskattas att några av dessa exoplaneter i beboelig zon kan förlora sin atmosfär på så lite som 100 miljoner år, ", sa Alexander. "Det är en väldigt kort tid i astronomiska termer. Planeten kan ha de rätta temperatur- och tryckförhållandena för beboelighet, och några enkla livsformer kan bildas, men det är så långt de ska gå. Atmosfären skulle avskalas och strålningen på ytan skulle vara ganska intensiv.

    "När du inte har någon atmosfär, du har nu all ultraviolett och röntgenstrålning från stjärnan ovanpå partikelemissionen, " sa han. "Vi vill förstå denna interaktion bättre och kunna jämföra den med observationer i framtiden. Och förmågan att styra och definiera arten av dessa framtida observationer kommer att vara till stor hjälp."

    De viktigaste parametrarna i modellen är det stellar Rossby-talet, som definierar hur aktiv stjärnan är, och Alfvéns yta, som avgör var det asterosfäriska magnetfältet effektivt frikopplar från stjärnan.

    "Vår modell tillåter oss att spika ner några av de viktigaste egenskaperna hos en stjärnas aktivitet med avseende på flödesuppkomst och transport under loppet av en stjärncykel, ", sa Alexander. "Detta möjliggör en direkt jämförelse med observationer, som för närvarande är väldigt glesa för andra stjärnor än solen, och ett sätt att potentiellt karakterisera några av exoplaneternas fysiska nyckelattribut genom deras interaktion med stjärnfältet."

    "Alla planetsystem som människor för närvarande ägnar mycket uppmärksamhet åt - Ross, Proxima och TRAPPIST – fångar intresse eftersom de har planeter i sina beboeliga zoner, men, baserat på våra beräkningar, de flesta av dem faller inom den genomsnittliga Alfvén-ytan, "Detta skapar potentialen för en direkt magnetisk förbindelse mellan stjärnan och planeten, vilket i högre grad skulle driva förlusten av planetens atmosfär."

    En sådan planet kretsar kring Proxima Centauri. "Stjärnan är en sjundedel av solens storlek och planeten är 20 gånger närmare, " sa Alexander. "Det är bra för temperaturen men dåligt för de magnetiska förhållandena."

    Farrish och Alexander noterar att teamet hittade ett exceptionellt system i GJ 3323, en M-dvärgstjärna som innehåller två "superjordar" som upptäcktes 2017. En, GJ 3323 b, ligger inom stjärnans beboeliga zon men också väl inom Alfvéns yta. Den andra, GJ 3323 c, kretsar utanför Alfvéns yta men tyvärr långt utanför den beboeliga zonen.

    "Jag är försiktig med att inte säga att det finns ett system som vi alla är entusiastiska över, men att ha två lika stora planeter av samma ålder på vardera sidan av Alfvéns yta kan visa sig användbart, när observationerna förbättras, i att utforska hur magnetfält bildas i exoplaneter, sa Alexander.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com