Квазипериодические пульсации «запустили жизнь» на Земле?

В сентябре 1859 года английский астроном-любитель Ричард Каррингтон наблюдал необычайно мощную геомагнитную бурю и яркую солнечную вспышку. Позже это астрономическое событие получило его имя, пишет Альтернативная наука.

Используя телескоп собственной конструкции, он смог провести детальные наблюдения солнечных пятен, зарисовать их форму и расположение на поверхности звезды.

Один из таких набросков он сделал в день бури 1859 года (рис. 1) и описал его как "интенсивно яркое событие" - первое определение мощной геомагнитной вспышки.

Считается, что вспышка уровня Кэррингтона может вызвать глобальные отключения электричества и повреждение всей электрической инфраструктуры. На ремонт могут уйти годы.

Вспышки, подобные той, которую наблюдал Каррингтон, происходят не только на Солнце, но и на других звездах. В результате выделяется энергия, линии магнитного поля звезды деформируются, а затем вновь соединяются.

Теперь, когда астрономы получили доступ к данным космического телескопв НАСА "Кеплер" и "Транзит экзопланет" (TESS), измеряющих свет других звезд, яркость подобных вспышек прослеживается в динамике. С невероятной точностью измрений. В итоге прочерчивается "кривая блеска".

Необычные квазипериодические пульсации

Вспышки обычно имеют общий профиль яркости, с быстрым первоначальным ростом яркости, за которым следует более медленный спад. Однако вспышки часто отклоняются от этой схемы и демонстрируют более сложное поведение, включая так называемые "квазипериодические пульсации" (КПП).

Это означает, что во время фазы затухания яркость колеблется вверх и вниз и полурегулярно. Квазипериодические пульсации представляют интерес для астрономов, которые хотят больше узнать о механизмах возникновения вспышек и о том, как они влияют на систему «звезда-планета».

Основываясь на измерениях TESS, ученые обнаружили 7 М-карликов с кандидатами на КПП, один из которых показан на рисунке 2.

Поскольку пульсации не являются точно периодическими, обнаружить их непросто. Поэтому астрономы воспользовались методом эмпирического разложения режима, чтобы определить наиболее статистически вероятный средний период колебаний.

Звездные вспышки жизни

Так что же интересного в этих вспышках и их пульсациях? Хорошо известно, что вспышки могут быть проблемой как для зарождающейся жизни, так и для сложнейших биологических форм, подобных нашей.

До 20% энергии вспышки излучается в виде ультрафиолетового света, который разрушает озоновый слой планет, попавших под вспышку.

Однако считается, что в умеренных количествах такого рода вспышки могут способствовать развитию первобытной жизни.

В эксперименте Миллера-Урея 1952 года, целью которого было воссоздание условий первобытного супа на Земле, имитация молнии использовалась в качестве энергетического катализатора для создания сложных органических соединений, таких как аминокислоты, из более простых, неорганических предшественников - процесс, известный как "абиогенез".

Тогда было выдвинуто предположение, что ультрафиолетовое излучение, производимое вспышками, может служить энергетическим катализатором в ранних (био)химических реакциях.

На рисунке 3 авторы показывают набор "распределений частоты вспышек" для 7 исследованных ими звезд.

Такие распределения описывают, как часто генерируются вспышки определенной энергии.

Объединив результаты предыдущих исследований (Günther et al. (2020), Tilley et al. (2019), Rimmer et al. (2018), исследователи отобразили семь генерирующих вспышек поверх двух областей в частотно-энергетическом пространстве: одну, где, как считается, возможен абиогенез под воздействием ультрафиолетового света от вспышек, и другую, где производимый ультрафиолетовый свет разрушает озоновый слой планеты.

Они отмечают, что спышки трех звезд лежат в зоне абиогенеза, хотя две из них также пересекают зону разрушения озонового слоя.

Наконец, авторы обсуждают, как квазипериодические пульсации влияют на экзопланеты, вращающиеся вокруг М-карликов.

Исследования солнечных КПП также показали, что возмущения ионосферы Земли способны привести к акустическим гравитационным волнам в океане и нарушить заданную частоту радиоволн.

Последствия указанных эффектов для первобытной жизни неясны, но они явно влияют на «белковую концепцию» жизни.

Таким образом, КПП спобны либо запустить, либо уничтожить горнило первобытной жизни, а также изменить/уничтожить более организованные биологические формы.

Понимание физической природы звездных вспышек является важным аспектом одного из самых интересных вопросов в астрономии: где во Вселенной может существовать жизнь?

По материалам astrobites.org