Der Begriff „HAZMAT“ ( von engl. „hazardous materials“) beschreibt Substanzen, die eine Gefahr für die Umwelt oder sogar für das Leben selbst darstellen. Man stelle sich vor, wie der Begriff auf komplette Planeten angewandt wird, wo gewaltige Flares des Zentralsterns Welten unbewohnbar machen können, indem sie ihre Atmosphären beeinflussen.
Das Weltraumteleskop Hubble beobachtet solche Sterne im Rahmen eines großen Programms namens HAZMAT (Habitable Zones and M dwarf activity across Time). „M-Zwerg“ ist der astronomische Begriff für einen roten Zwergstern – den kleinsten, häufigsten und langlebigsten Sterntyp in unserer Galaxie. Das HAZMAT-Programm ist eine Himmelsdurchmusterung im Ultraviolettbereich, bei der rote Zwergsterne in drei verschiedenen Altersklassen untersucht werden: jung, mittelalt und alt.
Stellare Flares von roten Zwergsternen sind in ultravioletten Wellenlängen besonders hell, verglichen mit sonnenähnlichen Sternen. Hubbles Empfindlichkeit im Ultraviolettbereich macht das Teleskop sehr wertvoll für die Beobachtung solcher Flares. Man vermutet, dass die Flares durch intensive Magnetfelder ausgelöst werden, die aufgrund der brodelnden Bewegungen in der stellaren Atmosphäre verdreht werden. Wenn die Verdrehung zu stark wird, bricht das Magnetfeld auf und verbindet sich neu, wobei immense Energiemengen freigesetzt werden. Dieser Prozess wird als magnetische Rekonnexion bezeichnet.
Das Team hat festgestellt, dass die auf den jüngsten (nur etwa 40 Millionen Jahre alten) roten Zwergsternen beobachteten Flares 100 bis 1.000 Mal energiereicher sind als jene der älteren Sterne. Dieses jüngere Alter ist die Zeitspanne, in der sich terrestrische Planeten um ihre Sterne bilden.
Etwa drei Viertel der Sterne in unserer Galaxie sind rote Zwergsterne. Die meisten Planeten in unserer Galaxie, welche in der habitablen Zone liegen, umkreisen wahrscheinlich rote Zwergsterne. Die habitable Zone beschreibt die Distanz zu einem Stern, wo die Temperaturen flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten erlauben würden. Der sonnennächste Stern, Proxima Centauri, ist ebenfalls ein roter Zwergstern und besitzt einen erdgroßen Planeten in seiner habitablen Zone.
Allerdings sind junge rote Zwergsterne aktive Sterne und produzieren ultraviolette Flares, die so viel Energie freisetzen, dass sie die Zusammensetzung der Atmosphäre beeinflussen und sie möglicherweise sogar von diesen Planeten wegfegen könnten.
„Das Ziel des HAZMAT-Programms ist es, die Bewohnbarkeit von Planeten um massearme Sterne besser zu verstehen“, erklärte Evgenya Shkolnik von der Arizona State University, die leitende Wissenschaftlerin des Programms. „Diese massearmen Sterne sind von entscheidender Bedeutung, um planetare Atmosphären zu verstehen.“
Die Ergebnisse des ersten Teils dieses Hubble-Beobachtungsprogramms werden im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die Studie untersucht die Häufigkeit von Flares bei zwölf jungen roten Zwergsternen. „Diese Daten über die jungen Sterne waren besonders wichtig, weil der Unterschied in ihrer Flare-Aktivität verglichen mit älteren Sternen recht groß ist“, sagte Parke Loyd von der Arizona State University, der Erstautor dieser Studie.
Das Beobachtungsprogramm registrierte einen der stärksten stellaren Flares, der jemals im Ultraviolettbereich gesehen wurde. Das Ereignis erhielt die Bezeichnung „Hazflare“ und war energiereicher als der stärkste jemals registriere Flare auf unserer Sonne.
„Bei der Sonne haben wir hundert Jahre mit guten Beobachtungen“, sagte Loyd. „Und in dieser Zeit haben wir einen oder vielleicht zwei Flares gesehen, die eine Energie besaßen, welche annähernd an jene des Hazflares heranreichte. In etwas weniger als einem Tag mit Hubble-Beobachtungen dieser jungen Sterne sahen wir den Hazflare, was bedeutet, dass wir Superflares betrachten, die jeden Tag oder sogar mehrmals am Tag auftreten.“
Könnten Superflares mit dieser Häufigkeit und Stärke junge Planeten mit so viel Ultraviolettstrahlung überfluten, dass sie die Chancen auf Bewohnbarkeit für immer zerstören?
„Flares wie die von uns beobachteten sind imstande, die Atmosphäre eines Planeten wegzufegen. Aber das bedeutet nicht zwangsläufig den Untergang für Leben auf dem Planeten. Es könnte einfach anderes Leben sein, als wir uns vorstellen. Oder es könnte dort andere Prozesse geben, die die Atmosphäre des Planeten wieder auffrischen. Es ist sicherlich eine harsche Umgebung, aber ich würde zögern zu sagen, dass es eine sterile Umgebung ist.“
Der nächste Teil des HAZMAT-Programms wird mittelalte rote Zwergsterne untersuchen, die etwa 650 Millionen Jahre alt sind. Dann werden die ältesten roten Zwergsterne beobachtet und mit den jungen und mittelalten Sternen verglichen, um die Entwicklung der ultravioletten Strahlungsumgebung von massearmen Planeten um diese massearmen Sterne zu verstehen.
Das Weltraumteleskop Hubble ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore (Maryland) führt die wissenschaftlichen Operationen Hubbles durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. für die NASA betrieben.
(THK)
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