На расстоянии чуть более четырех световых лет Проксима Центавра является нашим ближайшим звездным соседом и известна своей высокой активностью как звезда типа M. Ее вспышечная активность хорошо известна астрономам, использующим видимые длины волн света, но новое исследование, проведенное с использованием наблюдений с помощью массива Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), подчеркивает экстремальную активность этой звезды в радиодиапазоне и миллиметровых длинах волн, предлагая захватывающие идеи о частичной природе этих вспышек, а также потенциальные последствия для возможности жизни на ее землеподобных планетах в обитаемой зоне.
Известная тем, что может иметь потенциально обитаемую планету, звезда Проксима Центавра демонстрирует высокую активность вспышек в оптическом диапазоне. Подобно вспышкам на нашем Солнце, эти выбросы высвобождают световую энергию по всему электромагнитному спектру, а также выбросы частиц, известных как звездные энергетические частицы. В зависимости от энергии и частоты этих вспышек близлежащие планеты в обитаемой зоне могут стать необитаемыми, поскольку вспышки срывают атмосферу планет, лишая их необходимых компонентов, таких как озон и вода.
Команда астрономов, возглавляемая Кьяной Бёртон из Университета Колорадо и Мередит MacGregor из Университета Джонса Хопкинса, использовала архивные данные и новые наблюдения ALMA для изучения вспышечной активности Проксима Центавра в миллиметровом диапазоне. Их исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Небольшой размер Проксима Центавра и сильное магнитное поле указывают на то, что ее внутренняя структура, вероятно, полностью конвективная, в отличие от Солнца, которое имеет как конвективные, так и не конвективные слои. В результате звезда намного более активна. Ее магнитные поля закручиваются, развивают напряжение и в конечном итоге разрываются, отправляя потоки энергии и частиц наружу в том, что астрономы наблюдают как вспышки.
MacGregor резюмировала основной вопрос исследования: "Активность нашего Солнца не удаляет атмосферу Земли и вместо этого вызывает красивые полярные сияния, потому что у нас есть толстая атмосфера и сильное магнитное поле, защищающее нашу планету. Но вспышки Проксимы Центавра гораздо мощнее, и мы знаем, что у нее есть скалистые планеты в обитаемой зоне.
"Что эти вспышки делают с их атмосферами? Есть ли такой большой поток радиации и частиц, что атмосфера химически модифицируется или, возможно, полностью выдувается?"
Это исследование представляет собой первое многоволновое исследование с использованием миллиметровых наблюдений, чтобы открыть новый взгляд на физику вспышек. Объединив 50 часов наблюдений ALMA с использованием как полного 12-метрового массива, так и 7-ми метрового массива Атакама, было зарегистрировано всего 463 события вспышек с энергиями от 10^24 до 10^27 эрг. Сами вспышки были короткими событиями, продолжительностью от 3 до 16 секунд.
"Когда мы видим вспышки с ALMA, то, что мы видим, — это электромагнитное излучение — свет в различных длинах волн. Но, заглядывая глубже, это рентгеновское излучение радиодиапазона также дает нам возможность проследить свойства этих частиц и понять, что именно выбрасывается из звезды", — говорит MacGregor
Для этого астрономы характеризуют так называемое распределение частоты вспышек звезды, чтобы составить карту количества вспышек в зависимости от их энергии. Обычно наклон этого распределения следует закону степени: меньшие (менее энергичные) вспышки происходят чаще, в то время как более крупные, более энергичные вспышки происходят реже.
Проксима Центавра испытывает такое количество вспышек, что команда смогла зафиксировать множество вспышек в каждой энергетической области. Более того, команде удалось количественно оценить асимметрию самых высокоэнергетических вспышек звезды, описав, как фаза затухания вспышек была значительно длиннее, чем фаза начального всплеска.
Наблюдения в радиодиапазоне и миллиметровых длинах волн помогают установить ограничения на энергии, связанные с этими вспышками, и их соответствующими частицами. MacGregor подчеркнула ключевую роль ALMA: "Миллиметровые вспышки, похоже, происходят гораздо чаще — это другой закон степени, чем тот, который мы наблюдаем в оптическом диапазоне. Поэтому, если мы смотрим только в оптическом диапазоне, мы упускаем критически важную информацию. ALMA — единственный миллиметровый интерферометр, достаточно чувствительный для этих измерений."
