Що таке зіркові спалаху і як вони впливають на населеність планет?

Що таке зіркові спалаху?

Зоряні спалахи відбуваються на зірках типу UV Кіта - це змінні зірки,

які різко і неперіодично збільшують світність в кілька разів у всьому діапазоні - від радіохвиль до рентгенівського випромінювання.

Спалахують зірки - це тьмяні червоні карликиз невеликою масою, хоча спалахи відзначаються і на коричневих карликів. Багато найближчі до Сонця зірки, в тому числі Проксима Центавра, DX Рака і Вольф 359, належать до класу спалахують зірок.

Спалахи можуть тривати від хвилин до декількохгодин, середній інтервал між ними - від години до десятків діб. Початок спалаху відбувається набагато швидше, ніж згасання, зірка може збільшити свій блиск вдвічі всього за кілька секунд. Під час цього процесу різко змінюється спектр зірки.

Вчені вважають, що спалахи на Сонці маютьприблизно ту ж природу, хоча вони і набагато слабкіше. Причому вони слабкіше не тільки по відносній величині (Сонце значно яскравіше червоних карликів, що показують спалаху типу UV Кита), але і за кількістю енергії, що вивільняється.

Явище зіркових спалахів пояснюється збільшенням енергії інфрачервоних фотонів при зіткненнях з швидкими електронами в ході зворотного Комптон-ефекту або «гіпотезою швидких електронів».

Як вивчають зоряні спалаху і чому це важливо?

Визначення частоти вивержень молодих зірокдопомагає вченим зрозуміти, де шукати населені планети. Але до сих пір пошук цих спалахів включав вивчення на око більше тисячі змін яскравості зірок - кривих блиску.

Міжнародна група вчених вирішила спростити цейпроцес, використавши машинне навчання. Це дозволить зробити пошук цих явищ більш швидким і ефективним. Для цього астрономи навчили нейронну мережу виявляти характерні світлові візерунки зоряної спалаху.

«За допомогою нейронної мережі ми змогли знайти більш23 000 спалахів на тисячах молодих зірок », - пояснює доктор Монтет, викладач в Університеті Нового Південного Уельсу в Австралії і співавтор дослідження.

Художня концепція HD 209458 b,екзопланети, чия атмосфера розривається на швидкості більше 35 000 км / год випромінюванням найближчій батьківської зірки. Надано: НАСА / Європейське космічне агентство / Альфред Відаль-Маджар (Паризький астрофізичний інститут, CNRS).

«Виявлення зіркових спалахів, які можуть бути смертельними для розвиваються атмосфер прилеглих планет, допоможе зосередитися на пошуках придатних для життя планет».

Результати, опубліковані в Astronomical Journal, Демонструють перспективне використання ІІ в астрономії, а також краще розуміння еволюції молодих зірок і їх планет.

«Звичайно, коли ми говоримо про" молодих "зірках,то маємо на увазі вік від мільйона до 800 млн років, - підкреслює Адіна Файнштейн, аспірантка Чиказького університету і перший автор статті. - Будь-які планети біля зірки все ще формуються в цей момент. Це особливо важливий час, і спалах від зірки може легко випарувати будь-яку воду або атмосферу ».

  • Створення нейронної мережі

Телескоп НАСА TESS, встановлений на бортусупутника, який обертається навколо Землі з 2018 року, спеціально розроблений для пошуку екзопланет. Спалахи від далеких зірок з'являються на зображеннях TESS, але традиційним алгоритмам складно визначити їх форму.

Однак нейронні мережі особливо гарні в пошукузакономірностей - таких, як штучний інтелект Google, який вибирає, наприклад, автомобілі з усіх зображень в інтернеті, - і астрономи все частіше звертаються до них для класифікації астрономічних даних.

Файнштейн і Монтет працювали з групою вчених зНАСА, Інституту Флетайрона, Національної прискорювальної лабораторії Фермі, Массачусетського технологічного інституту і Техаського університету в Остіні, щоб зібрати набір ідентифікованих і «не-спалахів» для навчання нейронної мережі.

  • результати експерименту

І нейронна мережа виявилася дійсно корисною для виявлення невеликих спалахів. Їх дійсно важко знайти іншими методами, пояснюють дослідники.

Переконавшись в продуктивності нейронної мережі,дослідники застосували її до повного набору даних, в якому було надано понад 3 200 зірок. Вчені виявили, що у таких зірок, як наше Сонце, було всього кілька спалахів, і вони, схоже, зникли через 50 млн років після народження зірки. Це гарна новина для людства.

«Більш спокійна зоряна середовища означає, що у атмосфери планети є більше шансів на виживання», - підкреслює Файнштейн.

Навпаки, більш холодні зірки, звані червоними карликами, спалахують набагато частіше. У маленьких кам'янистих планет, які обертаються навколо таких зірок мало шансів на створення життя.

До речі, вчені хочуть адаптувати нейронну мережу для пошуку планет, які переховуються навколо молодих зірок.

У пошуках населених планет

В іншому дослідженні, опублікованому в журналі Monthly Notices of Royal Astronomical Society: Letters, підтвердилася теорія про те, що зоряні спалахуне особливо сприяють появі життя на молодих планетах. Крім того, вчені вивілі закономірність між інтенсивністю зіркових спалахів і їх впливу на атмосферу планет.

Міжнародна команда вчених з'ясувала, які зірки з найбільшою ймовірністю будуть містити населені екзопланети, на основі розрахованих темпів ерозії планетних атмосфер.

Надано: Університет Нового Південного Уельсу.

Дослідники довели, що часті спалахи знизькою енергією надають більший вплив на атмосферу екзопланети, ніж менш часті, але високоенергетичних спалаху. Більше шансів на виникнення життя у планет, на батьківських зірках яких помічені слабкі і рідкісні спалахи. До таких зірок відноситься, наприклад, наше Сонце. Гарна новина для землян! Дослідники також з'ясували, як різні типи зірок виробляють екстремальне ультрафіолетове випромінювання (XUV) в результаті зіркових спалахів і як це впливає на прилеглі планети.

Важливо розуміти, що здатність підтримуватиатмосферу - одне з найважливіших вимог для населеності планети. Оскільки ефекти зоряної активності не були достатньо вивчені, дослідження вчених з Центру космічних наук Нью-Йоркського університету в Абу-Дабі (NYUAD) спростить вивчення екзопланет на предмет населеності. Це дослідження також підкреслює необхідність кращого чисельного моделювання атмосферного ускользания - того, як планети викидають атмосферні гази в космос - оскільки це може призвести до ерозії атмосфери і зменшення придатності планети для життя.

З огляду на безпосередню близькість екзопланет дозірок, важливо розуміти, як «космічна погода» на них, може вплинути на населеність екзопланет. Наступним кроком учених буде розширення набору даних для аналізу зіркових спалахів від великої кількості зірок. Мета - побачити довгострокові ефекти зоряної активності на атмосферу екзопланет і знайти потенційно придатні з них для життя.

Читати також

Дослідження: у частині людей є антитіла до коронавірус, хоча вони їм не хворіли

Найбільший айсберг в світі може зіткнутися з населеним островом

Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне