Холодные звезды составляют значительную часть звездного населения Вселенной. Астрономы классифицируют их на четыре основных типа: F, G, K и M. Эти категории различаются по ключевым параметрам: размеру, температуре поверхности и светимости. Наше Солнце, например, относится к типу G, представляя собой звезду средней величины в этом спектре. Звезды класса F обычно ярче и массивнее Солнца, в то время как звезды класса K — более тусклые и холодные. Самые маленькие и холодные представители — это звезды класса M, известные как красные карлики, которые получили свое название из-за характерного красноватого свечения.
Звездный ветер: свет и опасность
Помимо видимого света, холодные звезды испускают постоянный поток заряженных частиц, называемый звездным ветром. Этот ветер устремляется в межпланетное пространство, напрямую взаимодействуя с планетами, вращающимися вокруг звезды. На Земле самым зрелищным проявлением этого взаимодействия являются полярные сияния (северное и южное). Это красивое свечение возникает, когда частицы солнечного ветра сталкиваются с газами в верхних слоях земной атмосферы.
Однако звездный ветер — это не только источник красоты, но и потенциальная угроза. Мощные потоки частиц способны постепенно разрушать и даже полностью сдувать атмосферы планет. Ученые полагают, что именно такой процесс в далеком прошлом мог лишить Марс его плотной атмосферы, превратив планету в холодную пустыню. Несмотря на то, что солнечный ветер изучен относительно хорошо благодаря космическим миссиям, таким как Solar Orbiter (совместный проект ESA и NASA), о ветрах от других холодных звезд во Вселенной известно крайне мало.
Новое исследование звездных ветров
Прорыв в этой области совершили исследователи из Потсдамского астрофизического института имени Лейбница (AIP). Они впервые провели систематическое изучение свойств звездных ветров у различных холодных звезд, применив передовые методы численного моделирования. Ключевой вывод работы заключается в том, что интенсивность звездного ветра напрямую зависит от силы магнитного поля звезды: чем оно мощнее, тем сильнее ветер. Эти мощные ветры создают крайне неблагоприятные условия для существования стабильных атмосфер у планет, что серьезно снижает шансы на обитаемость таких планетарных систем.
Свойства звездных ветров: моделирование вместо наблюдений
Непосредственно измерить или наблюдать звездные ветра от далеких звезд практически невозможно. Ученые могут изучать лишь их косвенное влияние на межзвездную среду, но этот метод имеет серьезные ограничения и применим лишь к небольшому числу объектов. Поэтому компьютерное моделирование становится незаменимым инструментом для прогнозирования характеристик звездных ветров.
Команда AIP использовала одну из самых совершенных на сегодняшний день моделей, основанную на данных о магнитных полях 21 реальной звезды. Масштабные вычисления проводились на суперкомпьютерах самого института и Лейбниц-суперкомпьютерного центра (LRZ). Исследователи проанализировали, как такие параметры звезды, как сила тяжести, напряженность магнитного поля и скорость вращения, влияют на скорость и плотность исходящего от нее ветра. Это позволило получить комплексную характеристику звездных ветров для разных типов звезд.
Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.
Холодные звезды с интенсивными полями и быстрыми ветрами
Особое внимание в моделировании уделялось определению так называемой альфвеновской поверхности — границы, где звездная корона переходит в звездный ветер. Знание этой границы критически важно для понимания, может ли планета испытывать сильное магнитное взаимодействие со своей звездой. Такое взаимодействие неизбежно, если орбита планеты лежит внутри альфвеновской поверхности.
Моделирование звездной ветровой среды для звезд HD 179949, HD 73256, HD 189733 и DT Virgo. Полупрозрачная штриховка показывает результирующую альфвеновскую поверхность звездного ветра.
Результаты показали, что звезды с магнитными полями, превосходящими солнечное, порождают и более быстрые ветры. В некоторых случаях скорость звездного ветра может в пять раз превышать среднюю скорость солнечного ветра, которая составляет около 450 километров в секунду.
Ученые также оценили силу этих ветров в так называемых обитаемых зонах звезд — регионах, где на поверхности каменистой планеты может существовать жидкая вода. Оказалось, что в зонах звезд типов F и G условия сравнительно мягкие, схожие с теми, что испытывает Земля от Солнца. Однако у звезд типов K и M, особенно у красных карликов, ветры в обитаемой зоне оказываются чрезвычайно интенсивными. Такие мощные потоки заряженных частиц представляют серьезную угрозу для формирования и сохранения атмосферы у потенциально обитаемых экзопланет.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Холодные звезды являются одними из самых распространенных во Вселенной.