Солнце и его влияние
Солнце часто выбрасывает в космос огромные массы плазмы, называемые выбросами корональной массы (CME — coronal mass ejections). Они часто сопровождаются внезапными вспышками яркости, известными как вспышки, и иногда распространяются настолько далеко, что нарушают магнитосферу Земли, создавая явления космической погоды, включая полярные сияния или геомагнитные бури, и даже повреждая электросети.
Влияние на раннюю Землю
Учёные считают, что когда Солнце и Земля были молодыми, Солнце было настолько активным, что эти CME могли влиять на возникновение и эволюцию жизни на Земле. Предыдущие исследования показали, что молодые звёзды, похожие на Солнце, часто производят мощные вспышки, которые намного превышают самые крупные солнечные вспышки в современной истории.
Воздействие на раннюю среду
Огромные CME от молодого Солнца могли серьёзно повлиять на раннюю среду Земли, Марса и Венеры. Однако степень, в которой взрывы на этих молодых звёздах демонстрируют солнечные CME, остаётся неясной.
В последние годы оптические наблюдения с Земли позволили обнаружить холодную плазму CME. Однако высокая скорость и ожидаемая частота сильных CME в прошлом оставались неуловимыми.
Исследование молодых звёзд
Чтобы решить эту проблему, международная группа исследователей, включая Косуке Намеката из Киотского университета, попыталась проверить, производят ли молодые звёзды, похожие на Солнце, солнечные CME. Работа была опубликована в журнале Nature Astronomy.
«Что нас больше всего вдохновило, так это давняя загадка о том, как бурная активность молодого Солнца повлияла на зарождающуюся Землю», — говорит Намеката.
«Комбинируя космические и наземные установки в Японии, Корее и Соединённых Штатах, мы смогли реконструировать то, что могло произойти миллиарды лет назад в нашей Солнечной системе», — продолжает он.
Методы исследования
Анализ команды включал одновременные ультрафиолетовые наблюдения с помощью космического телескопа Хаббла и оптические наблюдения с помощью наземных телескопов в Японии и Корее. Их целью был молодой солнечный аналог — «EK Draconis». Хаббл наблюдал далёкие ультрафиолетовые эмиссионные линии, чувствительные к горячей плазме, в то время как три наземных телескопа одновременно наблюдали водородную «Hα линию», которая отслеживает более холодные газы.
Эти одновременные многоволновые спектроскопические наблюдения позволили исследовательской группе зафиксировать как горячие, так и холодные компоненты выброса в реальном времени.
Результаты
Эти наблюдения привели к первому доказательству многотемпературного выброса корональной массы из EK Draconis. Команда обнаружила, что горячая плазма с температурой 100 000 градусов Кельвина была выброшена со скоростью от 300 до 550 километров в секунду, а примерно через 10 минут последовал выброс более холодного газа температурой около 10 000 градусов со скоростью 70 километров в секунду.
Горячая плазма несла гораздо больше энергии, чем холодная плазма, что позволяет предположить, что частые сильные CME в прошлом могли вызывать сильные удары и энергетические частицы, способные разрушать или химически изменять ранние планетарные атмосферы.
Теоретические и экспериментальные исследования подтверждают критическую роль, которую сильные CME и энергетические частицы могут играть в инициировании биомолекул и парниковых газов, которые необходимы для возникновения и поддержания жизни на ранней планете.
Таким образом, это открытие имеет большое значение для понимания обитаемости планет и условий, при которых жизнь возникла на Земле и, возможно, где-то ещё.