Dzięki przełomowym obserwacjom gwiazdy HD 61005 znanej jako Ćma, naukowcy zyskali nowe informacje o wczesnej ewolucji Układu Słonecznego. Zespół badawczy pod kierownictwem Careya Lisse’a z Johns Hopkins University, wykorzystując dane z kosmicznego obserwatorium Chandra, po raz pierwszy zarejestrował emisję rentgenowską pochodzącą z astrosfery gwiazdy o masie i temperaturze zbliżonej do Słońca. Odkrycie to pozwala na bezpośrednie porównanie dynamicznego otoczenia młodych gwiazd z naszą heliosferą, oferując wgląd w warunki, jakie panowały w sąsiedztwie Ziemi miliardy lat temu.
Gwiazda HD 61005, oddalona o około 120 lat świetlnych, stanowi niemal idealne laboratorium do badań porównawczych. Choć jej parametry fizyczne – masa oraz temperatura fotosfery – odpowiadają charakterystyce Słońca, gwiazda ta znajduje się na znacznie wcześniejszym etapie ewolucji. W wieku zaledwie 100 milionów lat (w porównaniu do 4,6 miliarda lat Słońca), HD 61005 reprezentuje okres „młodości” gwiazdowej, charakteryzujący się znacznie wyższą aktywnością magnetyczną oraz intensywnością wiatru gwiazdowego.
Mechanizm formowania astrosfery
Kluczowym wynikiem obserwacji jest detekcja bąbla gorącego gazu, który całkowicie otacza młodą gwiazdę. Struktura ta, zwana astrosferą, powstaje w wyniku zderzenia wiatru gwiazdowego z chłodniejszą materią ośrodka międzygwiazdowego. Wiatr gwiazdowy, niosący naładowane cząstki z ogromną prędkością, rozszerza się, tworząc obszar wysokiego ciśnienia, który wypycha z bezpośredniego otoczenia gwiazdy pył i gaz galaktyczny.
Obserwacje w zakresie rentgenowskim ujawniły, że astrosfera HD 61005 jest źródłem rozproszonej emisji, co wskazuje na obecność gazu o temperaturze milionów stopni Celsjusza. Jest to istotne rozszerzenie dotychczasowej wiedzy, gdyż wcześniej podobne struktury obserwowano jedynie wokół gwiazd bardzo masywnych lub znajdujących się w końcowych fazach życia, a nie wokół przeciętnych karłów typu G.
„Ćma” bez skrzydeł?
Nazwa własna gwiazdy – „Ćma” – wywodzi się z obrazów podczerwonych uzyskanych wcześniej przez teleskop Hubble’a, które ukazywały asymetryczny dysk odłamków przypominający rozpięte skrzydła. Astronomowie zakładali, że astrosfera będzie miała podobnie wydłużony, odchylony kształt ze względu na szybki ruch gwiazdy przez gęsty obłok materii międzygwiazdowej.
Dane z Chandry dostarczyły jednak zaskakujących wyników: w widmie rentgenowskim bąbel gazu wydaje się niemal idealnie sferyczny. Sugeruje to, że ciśnienie wiatru gwiazdowego młodej gwiazdy jest na tyle potężne, iż dominuje nad oporem ośrodka międzygwiazdowego, nadmuchując astrosferę niczym sztywny balon, który zachowuje kształt mimo tego, że gwiazda wraz z astrosferą przemieszcza się w przestrzeni międzygwiezdnej i nierównomiernie napiera na otoczenie.
Konsekwencje dla heliosfery
Z punktu widzenia ewolucji układów planetarnych, rozmiar i gęstość astrosfery mają krytyczne znaczenie. Pełni ona rolę tarczy chroniącej planety przed niszczycielskim wpływem galaktycznego promieniowania kosmicznego. Obserwacja HD 61005 sugeruje, że we wczesnym okresie formowania się życia na Ziemi, nasza heliosfera mogła być znacznie większa i bardziej dynamiczna niż obecnie.
Wyniki te wskazują na ścisłą korelację między ewolucją aktywności magnetycznej gwiazdy a stabilnością środowiska radiacyjnego na orbitujących wokół niej planetach. Badania astrosfer analogów Słońca stają się zatem niezbędnym elementem modelowania długofalowej przyjazności egzoplanet dla życia, pozwalając zrozumieć, jak zmieniająca się intensywność wiatru gwiazdowego kształtuje warunki do rozwoju biosfery w skali miliardów lat.