Астрофизики из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка и Геттингенского университета обнаружила связь между химическим составом звезд и возможностью возникновения на ее планетах условий, пригодных для жизни. Звезды с высокой металличностью (содержанием элементов тяжелее водорода и гелия).
С помощью численного моделирования ученые проанализировали влияние химического состава звезд на содержание озона в атмосфере экзопланет. Напомним озоновый слой защищает Землю и живущие на ней организмы от опасного ультрафиолетового излучения, повреждающего живые клетки. Наличие такой защиты является важной предпосылкой для возникновения сложной жизни на экзопланетах.
На поверхности примерно половины всех известных звезд, вокруг которых вращаются экзопланеты, температура колеблется от 5 000 до 6 000 °C. В своих расчетах исследователи обратились к этой подгруппе. Они также впервые рассмотрели влияние металличности — тяжелых элементов в составе звезды. На Солнце на каждый атом железа приходится более 31 тыс. атомов водорода. Ученые моделировали звезды с более низким и более высоким содержанием железа.
Исследователи рассчитали количество и свойства ультрафиолетового излучения, которое генерируют звезды с разным составом. После этого они изучили, как расчетное излучение повлияет на атмосферы планет, вращающихся на безопасном для жизни расстоянии вокруг этих звезд — в потенциально обитаемой зоне.
Влияние химического состава звезд на формирование озонового слоя: в слабом излучении богатых металлами звезд преобладают лучи, разрушающие озон, мощное излучение бедных металлами звезд наоборот способствует формированию мощного защитного слоя. Изображение: Max Planck Institute for Solar System Research
Результат был удивительным. В целом звезды с низким содержанием металлов излучают больше ультрафиолета, чем их аналоги с высоким содержанием тяжелых элементов. Но соотношение излучения УФ-С, которое влияет на образование озона, и УФ-В, разрушающего защитный слой, также отличается. В звездах с низкой металличностью преобладает излучение, которое помогает формировать защиту.
Это значит, что несмотря на большую «активность» в ультрафиолетовом диапазоне звезд с низким содержанием тяжелых элементов, именно эти звезды способствуют формированию в атмосфере защитного слоя, необходимого для сохранения сложных форм жизни. Результаты исследования уточняют необходимые условия для формирования обитаемых экзопланет и помогут выбрать цели для поиска биосигнатур мощными телескопами.
