‘Goldilocks’-sterren kunnen een uitdaging vormen voor nabije bewoonbare planeten

Als je een aspirant-levensvorm bent, wil je misschien uit de buurt blijven van planeten rond oranje dwergsterren.

Sommige astronomen hebben deze oranje zonnen “Goudlokje sterren” genoemd (SN: 18-11-09). Ze zijn zwakker en verouderen langzamer dan gele, zonachtige sterren, waardoor ze een ronddraaiende planeet een stabieler klimaat bieden. Maar ze zijn helderder en verouderen sneller dan rode dwergen, die vaak grote fakkels uitspuwen. Nieuwe waarnemingen tonen echter aan dat: oranje dwergen zenden lang na de geboorte veel ultraviolet licht uitmogelijk een gevaar voor planetaire atmosferen, rapporteren onderzoekers in een paper dat op 29 maart is ingediend op arXiv.org.

Met behulp van gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop onderzochten astronoom Tyler Richey-Yowell en haar collega’s 39 oranje dwergen. De meeste bewegen zich samen door de Melkweg in twee afzonderlijke groepen, ofwel 40 miljoen of 650 miljoen jaar oud.

Tot Richey-Yowells verbazing ontdekten zij en haar team dat de ultraviolette flux niet afnam van de jongere oranje sterren naar de oudere – in tegenstelling tot gele en rode sterren. “Ik dacht: ‘Wat is er in vredesnaam aan de hand?'”, zegt Richey-Yowell van de Arizona State University in Tempe.

Met een meevaller leverde een ander team van onderzoekers een deel van het antwoord. Naarmate gele, zonachtige sterren ouder worden, draaien ze langzamer rond, waardoor ze minder actief zijn en minder UV-straling uitstralen. Maar voor oranje dwergen stopt deze gestage spin-down wanneer de sterren ongeveer een miljard jaar oud zijn, meldden astronoom Jason Lee Curtis van Columbia University en collega’s in 2019.

“[Orange] sterren zijn gewoon veel actiever voor een langere tijd dan we dachten dat ze waren”, zegt Richey-Yowell. Dat betekent dat deze mogelijk niet-zo-Goldilocks-sterren waarschijnlijk gedurende meer dan een miljard jaar hoge niveaus van UV-licht behouden.

En dat zet alle potentiële levensvormen die in een baan rond planeten leven, op de voorgrond. Ver-ultraviolet licht – waarvan de fotonen, of lichtdeeltjes, veel meer energie hebben dan de UV-fotonen die je vitamine D geven – scheurt moleculen in de atmosfeer van een planeet uit elkaar. Dat laat individuele atomen en elektrisch geladen atomen en groepen atomen die bekend staan ​​​​als ionen achter. Dan kan de wind van de ster – de uitstroom van deeltjes – de ionen wegvoeren, waardoor de planeet van zijn lucht wordt ontdaan.

Maar niet alle hoop is verloren voor aspirant-levensvormen met een oranje dwergzon. Langdurige blootstelling aan ver-ultraviolet licht kan planeten onder druk zetten, maar maakt ze niet noodzakelijk onvruchtbaar, zegt Ed Guinan, een astronoom aan de Villanova University in Pennsylvania die niet betrokken was bij het nieuwe werk. “Zolang de planeet een sterk magnetisch veld heeft, zit je min of meer goed”, zegt hij.

Hoewel ver-ultraviolet licht water en andere moleculen in de atmosfeer van een planeet splitst, kan de wind van de ster de resulterende ionen niet verwijderen als een magnetisch veld zo sterk als dat van de aarde hen beschermt. “Daarom heeft de aarde het overleefd” als een levendragende wereld, zegt Guinan. Daarentegen heeft Venus misschien nooit een magnetisch veld gehad, en Mars verloor zijn magnetische veld al vroeg en de meeste lucht kort daarna.

“Als de planeet geen of een zwak magnetisch veld heeft”, zegt Guinan, “is het spel voorbij.”

Wat nodig is, zegt Richey-Yowell, is een studie van oudere oranje dwergen om precies te zien wanneer hun UV-output afneemt. Dat wordt wel een uitdaging. De gemakkelijkste manier om sterren van bekende leeftijd te vinden, is door een cluster van sterren te bestuderen, maar de meeste sterrenhopen worden ruim voor hun miljardste verjaardag uit elkaar gescheurd (SN: 7/24/20). Als gevolg hiervan zijn sterrenhopen die iets ouder zijn dan deze leeftijd zeldzaam, wat betekent dat de dichtstbijzijnde voorbeelden ver verwijderd en moeilijker te observeren zijn.