人類が太陽系外の惑星を探査し続けるにつれて、これらの惑星の状態に関する調査はますます複雑になっています。これには、これらの系外惑星が生命を維持できるかどうかという問題も含まれます。
新しい研究では、その星の活動と、決定的にそのような活動が惑星の大気を剥ぎ取る速度に基づいて、どの星が居住可能性に必要な条件を備えた惑星をホストする可能性が最も高いかを特定しました.
NYU Abu Dhabi (NYUAD) の宇宙科学の研究者である Dimitra Atri 氏は、 ZME Science に次のように語っています。 . 「私たちは、星の放射が惑星の大気を加熱し、その一部が宇宙に逃げる、流体力学的脱出と呼ばれる脱出経路に焦点を当てました。」
Atri はジャーナル Monthly Notices of Royal Astronomical Society:Letters に掲載された論文の著者です。 これは、NASA の Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) 観測所によって収集されたデータを使用してフレア放出を分析し、最終的に宇宙の他の場所で生命が繁栄する可能性が最も高い場所を特定するのに役立ちます。
生命を宿す:保水の問題
惑星の居住可能性は、液体の水を保持する世界の能力と密接に関連しています。つまり、その水を沸騰させたり、宇宙に失わせたりする要因によって、居住性が低下するということです。星の環境のハビタブル ゾーンは、惑星が軌道を回り、液体の水を保持できる範囲として定義されます。これは、暑すぎず、寒すぎないことを意味します —そのような地域の別の名前であるゴルディロックス ゾーンにつながった基準.
しかし、惑星が液体の水を保持する能力に影響を与える要因は、距離と星の光度だけではありません。太陽フレアを含む宇宙天気は、まだ十分に理解されていないもう 1 つの決定的要素です。 「フレアは惑星の大気を浸食します」とアトリは言います。 「惑星の表面に液体の水を維持するには、かなりの大気が必要です。フレアはその可能性を減らし、惑星の居住性を低下させます。」
アトリが共著者で大学院生のシェーン・カーベリー・モーガンと共に発見したことは、星からの光度が依然として大気剥離の主な駆動要因である一方で、フレアは他の星よりも重要な要素である星があるということでした.特に、彼らは、M0-M4 星 (ベテルギウスのような冷たく赤い星) からのフレアが、軌道を回る惑星の大気を剥ぎ取る可能性が高いことを発見しました。
デュオは、電磁スペクトルの極端紫外領域 (XUV) におけるより頻繁で低エネルギーのフレアが、惑星の大気を剥ぎ取り、その結果、惑星の居住可能性を低下させるのに、頻度が低く高エネルギーの爆発よりも効果的であると判断しました。 XUV 放射は惑星の大気に当たり、それを加熱します。これにより、流体力学的な脱出が発生し、最初に軽い原子が押し出され、衝突やその他の抗力効果によって重い分子も引き出されます。
「ほとんどの星では、光度に起因する脱出が主な損失メカニズムであり、フレアによる影響はわずかであることがわかりました」と Atri は説明します。 「しかし、フレアは、M4 ～ M10 星の約 20% の損失メカニズムを支配しています。
「M0 ～ M4 星は原始大気と二次大気の両方を完全に侵食する可能性が最も高く、M4 ～ M10 星は二次大気を侵食する可能性が最も低いです。」
この研究はまた、系外惑星の大気に影響を与える要因のより良いモデル化が必要であるという事実を強調しています。生命を宿す可能性が最も高い星系と惑星を決定することは、2021 年 10 月 31 日に打ち上げ予定のジェームス ウェッブ宇宙望遠鏡と、現在アカトマ砂漠に建設中の ESO の超大型望遠鏡 (ELT) のターゲットを選択する上で重要な要素となります。 、チリ。
「次の研究ステップは、データセットを拡張して、より多くの種類の星からの恒星フレアを分析し、恒星活動の長期的な影響を確認し、より潜在的に居住可能な系外惑星を特定することです」と Atri は付け加えます。
研究者はまた、惑星がどのように大気を失うかについての継続的な調査は、私たちの最も近い隣人である火星に近いターゲットにも焦点を当てることができると指摘しています. 「太陽系外惑星での脱出プロセスを観察することは非常に難しいため、UAE のホープ ミッションでこの現象を火星で詳細に研究することを計画しています」脱出と、この知識を太陽系外惑星に適用する方法.「次に、大気脱出に関する私たちの理解を太陽系外惑星に適用し、極端な紫外線が惑星の居住可能性に与える影響を推定します.」
居住可能性の問題に加えて、この研究は、星とその惑星系のダイナミクス、およびそのような配置の進化に関するより広い問題に取り組み始めています。 「太陽系外惑星が主星に近接していることを考えると、それらの星に関連する宇宙天気イベントが太陽系外惑星の居住可能性にどのように影響するかを理解することが重要です」と Atri は結論付けています。 「恒星と惑星は多くの点で非常に密接に結合しており、この結合についての理解を深めることは、私たちの銀河系とそれ以外の領域で居住可能な惑星を見つけるために絶対に必要です。」
アトリ。 D.、カーベリー・モーガン。 S. R.、[2020]、「恒星フレア対光度:XUV によって誘発された大気の脱出と惑星の居住可能性」、王立天文学会の月次通知:手紙
