Kağıt, en sakin kırmızı cücelerin bile güneşten daha vahşi olduğunu ortaya koyuyor

Kırmızı cüceler hakkında tehditkar bir şeyler var. İnsan gözleri, iyiliksever sarı güneşimize ve onun yaşamla kaplı görkemli gezegenimize parıldayan sıcak ışığına alışkındır. Ancak kırmızı cüceler karamsar, huysuz ve hatta önsezili görünebilirler.

Uzun süre sakin kalabilirler, ancak daha sonra şiddetli bir şekilde parlayabilirler ve yakındaki bir gezegende yer edinebilecek herhangi bir yaşam için bir uyarı verirler.

Kırmızı cüceler (M cüceler), Samanyolu’ndaki en yaygın yıldız türüdür. Bu, çoğu ötegezegenin güneşimiz gibi hoş, uslu G-tipi yıldızların değil, kırmızı cücelerin yörüngesinde döndüğü anlamına gelir. Gökbilimciler kırmızı cüceleri daha detaylı inceledikçe, konu ötegezegen yaşanabilirliği olduğunda kırmızı cücelerin en iyi yıldız ev sahibi olmayabileceklerini keşfettiler. Birden fazla çalışma, kırmızı cücelerin şiddetli bir şekilde parlayabildiğini ve potansiyel olarak yaşanabilir bölgede olsalar bile, yakındaki gezegenleri yaşanmaz hale getirmeye yetecek kadar güçlü radyasyon yayabildiğini göstermiştir.

Ancak astronomların kırmızı cüceler ve vahşi doğaları hakkında bilmedikleri çok şey var. Yeni bir çalışma, uzun vadeli değişkenliklerini daha iyi anlamak için 177 M-cüceyi inceledi. Araştırmacılar, kırmızı cüce davranışının düşünülenden daha karmaşık olduğunu ve en sakin kırmızı cücelerin bile güneşten daha vahşi olduğunu buldular.

Çalışma, “M cücelerin yıldız aktivitesinin karakterizasyonu. I. Büyük bir örneklemde uzun süreli değişkenlik ve yeni döngülerin tespiti” başlığını taşıyor. Makale dergide yayınlanacak Astronomi ve Astrofizik ve ön baskı sunucusunda mevcuttur arXiv. Baş yazar, Grenoble Alpes Üniversitesi ve Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden (CNRS) doktora sonrası araştırmacı olan Lucile Mignon’dur.

Tüm yıldızlar bir dereceye kadar değişkendir. Güneş, yıldızımızın yüzeyindeki güneş lekelerinin sayısının arttığı ve azaldığı 11 yıllık bir döngüyü takip eder. Hepsi manyetik aktivite ile ilgili. Ancak yaşanabilirlik, daha uzun vadeli döngülere bağlıdır. Hayat, birkaç yıldan çok daha uzun zaman dilimlerinde ilerler. Dünyadaki yaşamın gerçekten ilerlemesi milyarlarca yıl aldı.

Astrofizikçilerin kırmızı cüceler ve onların uzun vadeli değişkenliği ile ilgilenmesinin nedenlerinden biri de budur. Yaşam yaklaşık 3,5 milyar yıl önce Dünya’da ortaya çıktı, ancak karmaşık yaşam ancak 540 milyon yıl önce Kambriyen patlaması sırasında gerçekten ortaya çıktı. Hayat genel olarak benzer bir zaman dilimini takip ederse, kırmızı cüce değişkenliği hayatın devam etmesini engelleyebilir mi?

Kırmızı cüceleri gözlemlemek ve herhangi bir sonuca varmak zor bir iştir. Özellikle son yıllarda güneşimizi çok detaylı bir şekilde izleyebiliriz. Parker Solar Probe, Solar Orbiter, Solar ve Heliospheric Orbiter ve diğerleri de dahil olmak üzere bir uzay aracı filosu, onu ayrıntılı olarak izlemeye adanmıştır. Ayrıca güneşi ve onun faaliyetlerini uzun bir süre boyunca gözlemledik.

Ne yazık ki, son derece uzun süredir bireysel kırmızı cüceleri izleyemedik. Bunun yerine, araştırmacılar birkaç on yıla yayılan veri kümeleriyle yetinmek zorunda. Bu yeni araştırmada Mignon ve yardımcı yazarları, 2003’ten 2020’ye kadar HARPS (Yüksek Hassasiyetli Radyal hız Gezegen Arayıcısı) tarafından gözlemlenen 177 M cüceyi inceledi. Bu zaman ölçeğindeki etkinlik, bu yıldızların daha uzun dönemlerde nasıl davrandığına dair ipuçları içeriyor.

HARPS esasen bir spektrograftır ve bu çalışmanın yazarları kırmızı cüceler için kromosferik emisyonları buradan elde ettiler. Kromosferik emisyonlar, bir yıldızın füzyonundan ziyade manyetik alan aktivitesinden kaynaklanır. Parlama, manyetik aktivitenin bir eseridir, bu nedenle parlamayı incelemek, bir yıldızın kromosferini incelemek anlamına gelir. Ekip ayrıca, kromosferik emisyonların yanı sıra kırmızı cücelerin fotometrik özelliklerini de analiz etti.

Kırmızı cüce değişkenliğini incelemedeki zorluk, sınırlı uzun vadeli verilerimizden kaynaklanmaktadır. “Bir döngünün kesin olarak tanımlanması, birkaç dönem boyunca tekrarını gösteren ölçümler gerektirir. Bu, verilerin uzun bir süre boyunca alınmasını gerektirir” diye açıklıyorlar.

Bunun olmaması üzerine, araştırmacılar ‘mevsimler’ adını verdikleri fikir üzerinde çalıştılar. Yıldızlar için mevsimleri belirleyerek verileri daha iyi analiz edebildiler. ) en az beş gözlemle (150 gün, M cücelerin dönüş süresi için tipik maksimum sınırdır) ve 150 günlük bir çöp kutusu içinde 40 günden daha kısa gözlemler arasındaki boşluklar” diye açıklıyorlar.

Bu, 57 yıldızdan oluşan bir alt örneklem belirledi.

Sonuçlar, değişkenliğin M cüceler arasında tanımlayıcı bir özellik olduğunu göstermektedir. Araştırmacılar, “Çoğu yıldızın, hatta en sessiz yıldızların bile önemli ölçüde değişken olduğunu bulduk” diye yazdı. “Örneğimizdeki yıldızların çoğu (%75), gerçek davranış daha karmaşık olabilse de, çoğunlukla doğrusal veya ikinci dereceden değişkenlik yoluyla kendini gösteren uzun vadeli bir değişkenlik sergiliyor.” (Doğrusal değişkenlik daha basittir, ikinci dereceden değişkenlik ise bir döngüyü gösterir.)

Araştırmacılar, örneklerinde birkaç yıldan 20 yıla kadar değişen döngüler buldular. Ancak bulgularının sınırlamaları olduğunu ve çalışmalarının kırmızı cüceleri daha iyi anlamak için sadece bir ilk adım olduğunu hemen belirtiyorlar. Yıldızların çoğu için, uzun vadeli değişkenliğin var olduğuna dair güçlü göstergeler var. “… daha iyi örneklenmiş yıldızlar, daha iyi örneklenmiş olsalardı daha karmaşık bir davranış sergileyebilirdi” diye yazıyorlar. Ancak yine de, sonuçları “… bununla birlikte, uzun vadeli değişkenliğin güçlü varlığının göstergesidir ve bu yıldızların, dış gezegenleri ararken önemli olan, güçlü bir uzun vadeli değişkenliğe sahip olduğunu gösterir.”

Yıldızların davranışını deşifre etmeyi çok zorlaştıran, birbirini etkileyen çok sayıda döngü ve değişkenlik katmanı olabilir. Yazarlar, şaşırtıcı davranışları “… aynı anda farklı zaman ölçeklerinde altta yatan karmaşık bir değişkenlikten kaynaklanıyor olabilir” diye yazıyor.

Araştırmacılar, sınırlı verileriyle bile ilerleme kaydettiklerini söylüyorlar. “Bazı yıldızlar için zaman kapsamı yeterli olmasa bile, verilerimiz varsa, minimum döngü süresini tahmin etmek için kullanılabilir.” Ancak bazı sonuçlara şimdilik ulaşılamıyor. Analizleri “… sinyalin periyodik ve hatta yarı periyodik olduğunu garanti etmek için yeterli değil.”

Kırmızı cüce yaşanabilirliği için kesin bir cevap şimdilik ulaşılamaz. Bu çalışmanın ima ettiği gibi, kırmızı cüceler arasında o kadar çok değişkenlik olabilir ki, sonsuza kadar tahmin edilemezler. Ancak bilimin daha fazla ayrıntı ortaya çıkarmasına karşı bahse girmeyin.

Kırmızı cüce parlaması iyi belgelenmiştir. Şimdiye kadar tespit edilen en güçlü yıldız parlaması bir kırmızı cüceden geldi. 2019’da, kırmızı bir cüce ve en yakın yıldız komşumuz olan Proxima Centauri, parlama öncesi parlaklığından 14.000 kat daha parlak bir parlama yaydı ve bu parlaklığı göstermesi sadece birkaç saniye sürdü. Ötegezegen Proxima Centauri b, yıldızın potansiyel olarak yaşanabilir bölgesinde yer alır ve bu kadar parlak bir parlama, gezegende yaşam ve hatta sıvı su olasılığını ortadan kaldırabilir. Proxima Centauri, her bir milyon yılda bir, hatta daha uzun bir sürede bu kadar parlak bir şekilde parlasa bile, bu yaşam olasılığını ortadan kaldırabilir.

Diğer dünyalarda yaşam veya yaşanabilirlik arayışı, kaçınılmaz olarak kırmızı cücelere odaklanmayı içerir. Bollukları, daha derinlemesine çalışılmaları gerektiği anlamına gelir. Tanınmış TRAPPIST-1 gezegenleri gibi yaşanabilir olabileceğini düşündüğümüz birçok gezegen, kırmızı cüce ev sahiplerinden çok fazla radyasyona maruz kalabilir. Ne kadar değişken olurlarsa, kırmızı cücelerin etrafındaki ötegezegenlerde yaşamın devam etmesi ve hatta gelişmesi o kadar az olasıdır.