Hoewel gewelddadig en onvoorspelbaar, stellaire uitbarstingen die door de gastster van een planeet worden uitgezonden, verhinderen niet noodzakelijkerwijs de vorming van leven, volgens een nieuwe studie van de Northwestern University.

Uitgezonden door sterren, stellaire uitbarstingen zijn plotselinge flitsen van magnetische beelden. Op aarde, de zonnevlammen beschadigen soms satellieten en verstoren de radiocommunicatie. Elders in het heelal, robuuste stellaire uitbarstingen hebben ook het vermogen om atmosferische gassen uit te putten en te vernietigen, zoals ozon. Zonder de ozon, schadelijke niveaus van ultraviolette (UV) straling kunnen de atmosfeer van een planeet binnendringen, waardoor de kans op het herbergen van het oppervlakteleven wordt verkleind.

Door 3D-atmosfeerchemie en klimaatmodellering te combineren met waargenomen flare-gegevens van verre sterren, een door het Noordwesten geleid team ontdekte dat stellaire uitbarstingen een belangrijke rol kunnen spelen in de langetermijnevolutie van de atmosfeer en bewoonbaarheid van een planeet.

"We vergeleken de atmosferische chemie van planeten die frequente fakkels ervaren met planeten die geen fakkels ervaren. De atmosferische chemie op lange termijn is heel anders, " zei Howard Chen van Northwestern, de eerste auteur van de studie. "Continue fakkels drijven de atmosferische samenstelling van een planeet in een nieuw chemisch evenwicht."

"We hebben ontdekt dat stellaire uitbarstingen het bestaan ​​van leven niet uitsluiten, " voegde Daniel Horton toe, senior auteur van de studie. "In sommige gevallen, affakkelen tast niet alle atmosferische ozon aan. Het leven aan de oppervlakte heeft misschien nog een kans om te vechten."

De studie zal op 21 december in het tijdschrift worden gepubliceerd Natuurastronomie . Het is een gezamenlijke inspanning van onderzoekers van Northwestern, Universiteit van Colorado in Boulder, Universiteit van Chicago, Massachusetts Institute of Technology en NASA Nexus voor Exoplanet System Science (NExSS).

Horton is een assistent-professor aard- en planetaire wetenschappen aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. Chen is een Ph.D. kandidaat in Horton's Climate Change Research Group en een toekomstige NASA-onderzoeker.

Belang van fakkels

Alle sterren - inclusief onze eigen zon - flakkeren, of willekeurig opgeslagen energie vrijgeven. Gelukkig voor aardbewoners, de zonnevlammen hebben meestal een minimale impact op de planeet.

"Onze zon is meer een vriendelijke reus, " zei Allison Youngblood, een astronoom aan de Universiteit van Colorado en co-auteur van de studie. "Het is ouder en niet zo actief als jongere en kleinere sterren. De aarde heeft ook een sterk magnetisch veld, die de schadelijke wind van de zon afbuigt."

Helaas, de meeste potentieel bewoonbare exoplaneten hebben minder geluk. Voor planeten om mogelijk leven te herbergen, ze moeten dicht genoeg bij een ster zijn dat hun water niet bevriest, maar niet zo dichtbij dat water verdampt.

"We hebben planeten bestudeerd die rond de bewoonbare zones van M- en K-dwergsterren draaien - de meest voorkomende sterren in het universum, " zei Horton. "Bewoonbare zones rond deze sterren zijn smaller omdat de sterren kleiner en minder krachtig zijn dan sterren zoals onze zon. Aan de andere kant, Men denkt dat M- en K-dwergsterren vaker opflakkeren dan onze zon, en het is onwaarschijnlijk dat hun getijde-opgesloten planeten magnetische velden hebben die hun stellaire winden helpen afbuigen."

Chen en Horton hebben eerder onderzoek gedaan naar de klimaatgemiddelden van M-dwergsterrenstelsels op lange termijn. fakkels, echter, optreden op een tijdschaal van uren of dagen. Hoewel deze korte tijdschema's moeilijk te simuleren zijn, het incorporeren van de effecten van fakkels is belangrijk om een ​​vollediger beeld te krijgen van de atmosfeer van exoplaneten. De onderzoekers bereikten dit door flare-gegevens op te nemen van NASA's Transiting Exoplanet Satellite Survey, gelanceerd in 2018, in hun modelsimulaties.

Fakkels gebruiken om leven te detecteren

Als er leven is op deze M en K dwerg exoplaneten, eerder werk veronderstelt dat stellaire uitbarstingen het gemakkelijker kunnen maken om te detecteren. Bijvoorbeeld, stellaire uitbarstingen kunnen de overvloed aan levenswijzende gassen (zoals stikstofdioxide, lachgas en salpeterzuur) van onmerkbare naar detecteerbare niveaus.

"Gebeurtenissen in het ruimteweer worden doorgaans gezien als een nadeel voor de bewoonbaarheid, "Zei Chen. "Maar onze studie toont kwantitatief aan dat wat ruimteweer ons daadwerkelijk kan helpen om handtekeningen van belangrijke gassen te detecteren die op biologische processen kunnen duiden."

Bij dit onderzoek waren onderzoekers betrokken met een breed scala aan achtergronden en expertises, waaronder klimaatwetenschappers, exoplaneet wetenschappers, astronomen, theoretici en waarnemers.

"Dit project was het resultaat van een fantastische collectieve teaminspanning, " zei Eric T. Wolf, een planetaire wetenschapper bij CU Boulder en een co-auteur van de studie. "Ons werk benadrukt de voordelen van interdisciplinaire inspanningen bij het onderzoeken van omstandigheden op extrasolaire planeten."