HAZMAT project bestudeert invloed zonnevlammen op exoplaneten

Rode dwergster en zonnevlam artistieke impressie credits; NASA,ESA, D.Player (STSci)

In de zoektocht naar buitenaards leven kijkt men over het algemeen naar plekken met vergelijkbare omstandigheden als hier op aarde. Men zoekt in de bewoonbare of leefbare zone, het gebied binnen een planetenstelsel op een dergelijke afstand van de ster dat er leven mogelijk is zoals dat voorkomt op Aarde. De belangrijkste factor hierbij is de temperatuur die dusdanig is dat water, een hoofdvoorwaarde voor leven zoals wij dat kennen, niet bevriest of verdampt. In ons zonnestelsel vallen alleen de Aarde en Mars in de bewoonbare zone; Venus en Mercurius staan te dicht bij de zon, de andere planeten er te ver vandaan. Wetenschappers zoeken naar exoplaneten in andere stelsels die binnen die bewoonbare zone vallen, in de hoop buitenaards leven te vinden.

De meerderheid van de sterren, ongeveer driekwart van het totaal,  in de Melkweg lijken niet op onze zon, de meeste sterren zijn kleinere en koelere rode dwergsterren*. Om te bepalen hoe deze rode dwergsterren mogelijk leven kunnen ondersteunen is NASA het project HAZMAT gestart. Daar deze sterren kouder zijn is hun leefbare zone dichterbij de moederster. Rode dwergen zijn echter ook actiever dan de zon, en hun intense straling en regelmatig voorkomende zonneuitbarstingen ‘solar flares’ zouden exoplaneten kunnen steriliseren voordat het leven voet aan de grond krijgt op zo een planeet.Om dit proces beter te kunnen begrijpen deed het HAZMAT project onderzoek naar de uitbarstingsfrequentie van 12 rode dwergsterren van relatief jonge leeftijd, ongeveer 40 miljoen jaar oud. Hubble bekeek de pieken in ultraviolet licht van deze sterren, en ontdekte dat ze regelmatig uitbarstingen geven die vele malen energierijker zijn dan die van onze zon. De uitbarstingen of zonnevlammen waren tussen de 100 en 1000 maal krachtiger dan die van oudere sterren, met een enorme uitschieter, de Hazflare, gedoopt, die de helderheid van de ster met een factor 193 versterkte. Parker Loyd, eerste auteur van de studie; ‘We bestuderen de zon reeds 100 jaar zeer nauwkeurig, en in dat tijdsbestek hebben we slechts een of twee keer een vlam gezien met de intensiteit van de Hazflare. Bij dit onderzoek, binnen het tijdbestek van een dag aan de hand van de Hubble observaties ontdekten we reeds een Hazflare, wat betekent dat zo een vlam wel iedere dag of meerdere keren per dag kan voorkomen.’

Hazflare credits; New Atlas / P. Loyd e.a.

Dat belooft nog veel studiemateriaal voor de toekomst dus. Het betekent wel minder goed nieuws voor de kans om buitenaards leven in de nabijheid van deze sterren te vinden. Echter, aldus de onderzoekers, moeten we hierbij dan kijken naar organismen die juist floreren in dergelijke extreme omstandigheden en het idee loslaten dat het leven aldaar veel weg heeft van het leven zoals wij dan kennen. Zonnevlammen van deze intensiteit kunnen de gehele atmosfeer doen verdwijnen, aldus Loyd. Aan de andere kant zijn er ook rode dwergsterren gevonden die juist bulken van het water, deze waterwerelden** zouden op hun beurt moeite hebben met het vasthouden van een stabiel klimaat en hun atmosfeer zou juist weer te dicht zijn om leven te ondersteunen. Maar HAZMAT gaat door, de volgende stap in het programma is het onderzoeken van oudere rode dwergsterren, van rond de 650 miljoen jaar, om de evolutie van deze sterren beter te doorgronden.  Volgens hoofd onderzoekster Evgenya Shkolnik, is het onderzoek, waarvan het onderstaand artikel het eerste deel is, essentieel voor een beter begrip van de vorming en samenstelling van de planetaire atmosfeer bij sterren met een kleine massa. Het artikel over het onderzoek; HAZMAT. IV. Flares and Superflares on Young M Stars in the Far Ultraviolet, The Astrophysical Journal, 8 oktober 2018. Bronnen; New Atlas / NASA

_{https://arxiv.org/abs/1810.03277}

_{*Een rode dwergster is een ster van spectraal klasse K5 tot K9 of M en lichtkrachtklasse V (een hoofdreeksster) met een massa tussen 0,08 en 0,5 maal die van de zon. Door de relatief kleine massa is de temperatuur in de kern van een rode dwerg lager dan in die van grotere sterren, zodat de kernfusiereactie van waterstof tot helium langzamer gaat.}

_{**Astroblogs 21 augustus 2018 ‘Meer waterwerelden onder exoplaneten’}

_{***https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/superflares-from-young-red-dwarf-stars-imperil-planets}