De allereerste detectie van een coronale massa-uitbarsting van een kleine rode dwergster zou grote gevolgen kunnen hebben voor het leven op nabijgelegen planeten. Op aarde zijn coronale massa-uitbarstingen (CME's), zoals die we eerder deze maand hebben meegemaakt, esthetische, zelfs verstorende gebeurtenissen, die aurora's naar het zuiden sturen en radiosignalen onderbreken.
Maar rond andere sterren kunnen ze dodelijk zijn voor het leven. Dit punt werd duidelijk gemaakt door een recente CME-detectie van een rode dwergster van klasse M. Dit is de eerste detectie van een energetische Type II-radio-uitbarsting van een nabije ster. De studie, getiteld “Radio Burst from a Stellar Coronal Mass Ejection” (Radio-uitbarsting van een coronale massa-uitbarsting van een ster), werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature. De onderzoekers in de studie maakten gebruik van de Low Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop, als onderdeel van wat bekend staat als de LOFAR Two-Meter Sky Survey. LOFAR bestaat uit een reeks van 20.000 dipool-detectoren, verspreid over voornamelijk Nederland en de buurlanden.
“Het is belangrijk omdat dit de eerste directe waarneming is van zo'n sterrenstorm (een CME) op een andere ster”, zegt Cyril Tasse (Universiteit Leiden). “Voorheen hadden we alleen indirecte aanwijzingen. Nu kunnen we de schok echt zien bewegen in de atmosfeer van de ster, dus weten we zeker dat het een CME is.” De bron is de M-dwerg StKM-1262, een ster met 60% van de massa van onze zon. Deze M-dwerg bevindt zich op rechte klimming 15h 37' 10“ en declinatie +53º 19' 19” noord op de grens tussen Draco en Boötes, net over de grens in het sterrenbeeld Draco, de Draak. De ster bevindt zich op ongeveer 130 lichtjaar afstand en tot op heden is er geen exoplaneet bekend die deze ster omcirkelt.
“Het lijkt veel krachtiger dan een gemiddelde CME van onze zon. Het is dus geen goed idee om in de vuurlinie te staan”, zegt Joe Callingham (ASTRON-Universiteit van Amsterdam). “Vooral omdat planeten rond M-dwergen, als ze zich in de bewoonbare zone bevinden, veel dichter bij hun moederster staan dan de aarde bij de zon.” De XMM-Newton-ruimtetelescoop van de Europese Ruimtevaartorganisatie volgde de waarneming ook op en observeerde de uitbarsting op röntgengolflengten. “We hebben LOFAR gebruikt om de radio-emissie van de schok te zien terwijl deze door de corona van de ster reist”, zegt Tasse. “De emissiefrequentie is afhankelijk van de dichtheid van het plasma, dus met LOFAR kunnen we de schok volgen. XMM-Newton helpt ons met zijn röntgengegevens om het dichtheidsprofiel van de corona te meten of te beperken, en we kunnen een fysieke meting van de CME krijgen.”
De studie observeerde 86.000 sterren tot 100 parsec (326 lichtjaar) van ons zonnestelsel gedurende een periode van acht uur om de detectie te doen. “Het is 10 tot 100.000 keer helderder dan die van de zon”, zegt Tasse. Ervan uitgaande dat de ster volledig convectief is, is hij waarschijnlijk ook sterker gemagnetiseerd en produceert hij een sterker magnetisch veld met veel grotere uitbarstingen. Rode dwergen zijn onstuimige sterren, kleiner maar veel actiever dan onze zon. Ze zijn ook de meest voorkomende klasse sterren in ons universum. Maar vanwege hun zwakke lichtsterkte is er momenteel geen enkele te zien aan de nachtelijke hemel van de aarde. “Aangezien rode dwergen de meest voorkomende sterren in het universum zijn, zijn ze ook de meest waarschijnlijke plek om een planeet te vinden”, zegt Callingham. “We willen dus vaststellen of een planeet rond deze sterren potentieel bewoonbaar is. We wisten echter niet hoe vaak deze sterren deze gigantische stormen (coronale massa-uitbarstingen) ondergaan. Dit is belangrijk om te bepalen, want zelfs als de planeet zich in de bewoonbare zone bevindt, is het mogelijk dat de ster haar zo vaak met CME's bestookt dat haar atmosfeer verdwijnt.”
Een voordeel van rode dwergen is dat ze planeten hebben die ongeveer even groot zijn als de aarde. Het merendeel van de bevestigde exoplaneten draait rond rode dwergen, die 75% van de totale populatie van hoofdreekssterren uitmaken. Hiertoe behoren het bekende TRAPPIST-1-systeem en het recente trio van exoplaneten dat rond TOI-2267 draait. Helaas zijn de implicaties van deze ontdekking niet gunstig voor de vooruitzichten op leven op exoplaneten rond M-dwergsterren. De ontdekking bevestigt wat veel onderzoekers al lang vermoedden, namelijk dat de kans op het ontstaan van leven op een exoplaneet die rond een rode dwerg draait, klein is. Hoewel de lange levensduur van rode dwergen in triljoenen jaren wordt gemeten, wat veel langer is dan de huidige leeftijd van het universum van 13,8 miljard jaar, zijn CME's die planeten steriliseren een duidelijk nadeel.
Hoewel zo'n ster ongeveer eens in de 500 jaar een krachtige CME kan ontketenen, heeft het leven tijd nodig om zich te ontwikkelen. Bovendien is de bewoonbare zone rond een rode dwerg erg klein. Denk aan een miniatuurversie van ons zonnestelsel. CME's in ons zonnestelsel kunnen onze magnetosfeer bijna tot aan het aardoppervlak samendrukken, en een uitbarsting van een rode dwerg kan de atmosfeer van een planeet effectief wegvagen. “Dit leert ons dat de ‘bewoonbare zone’ niet alleen te maken heeft met vloeibaar water”, zegt Tasse. "Het heeft ook te maken met de magnetische omgeving. Als de ster veel hevige CME's produceert, heeft een planeet een sterke magnetische afscherming nodig om zijn atmosfeer te behouden. Het leven zoals wij dat kennen rond dergelijke sterren zou dus moeilijker kunnen zijn. “De volgende stap is om meer gegevens te verzamelen en echte statistieken op te stellen. Met toekomstige instrumenten zoals de SKA zullen we veel meer gebeurtenissen detecteren en begrijpen hoe vaak deze grote CME's voorkomen en hoe ze nabijgelegen planeten beïnvloeden.”
De volgende stap is om exoplaneten in een baan rond rode dwergen nader te onderzoeken. JWST werkt aan het detecteren van atmosferen rond exoplaneten ter grootte van de aarde die rond rode dwergsterren draaien. De SKA (Square Kilometer Array), die momenteel in Zuid-Afrika en Australië wordt gebouwd en in 2027 in gebruik zal worden genomen voor wetenschappelijke observaties, zou alleen al in het eerste jaar van zijn werking tientallen tot honderden CME-uitbarstingen van nabije sterren kunnen detecteren. Deze studie voegt nog een klein stukje toe aan de puzzel om te beantwoorden hoe gewoon (of zeldzaam) ons eigen verhaal is in de grotere context van het drama van het universum. Rode dwergen zijn misschien geen geschikte omgeving voor leven, en dat zou wel eens de reden kunnen zijn waarom wij hier zijn, in een baan om een relatief rustige G-type gele dwergzon.
Bron: Phys.org
