Das Chandra-Röntgenobservatorium identifiziert eine neue stellare Gefahr für Planeten

Astronomen, die Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und anderer Teleskope verwenden, haben eine neue Bedrohung für das Leben auf Planeten wie der Erde identifiziert: eine Phase, in der intensive Röntgenstrahlen von explodierten Sternen Planeten über 100 Lichtjahre entfernt beeinflussen können. Wie in unserer neuesten Pressemitteilung dargelegt, hat dieses Ergebnis Auswirkungen auf die Untersuchung von Exoplaneten und ihrer Bewohnbarkeit.

Diese neu entdeckte Bedrohung geht von einer Druckwelle einer Supernova aus, die auf dichtes Gas trifft, das den explodierten Stern umgibt, wie oben rechts auf dem Eindruck unseres Künstlers dargestellt. Wenn dieser Aufprall auftritt, kann er eine große Dosis Röntgenstrahlen erzeugen, die Monate bis Jahre nach der Explosion einen erdähnlichen Planeten (unten links dargestellt, rechts von seinem Wirtsstern außerhalb des Sichtfelds beleuchtet) erreicht und anhalten kann Jahrzehnte. Eine solch intensive Exposition kann ein Aussterbeereignis auf dem Planeten auslösen.

Eine neue Studie, die über diese Bedrohung berichtet, basiert auf Röntgenbeobachtungen von 31 Supernovae und ihren Folgen – hauptsächlich vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA, Swift- und NuSTAR-Missionen und XMM-Newton der ESA – und zeigt, dass Planeten tödlichen Dosen von Strahlung in bis zu 160 Lichtjahren Entfernung. Vier der Supernovae in der Studie (SN 1979C, SN 1987A, SN 2010jl und SN 1994I) werden in zusammengesetzten Bildern gezeigt, die Chandra-Daten im Zusatzbild enthalten.

Das Papier, das dieses Ergebnis beschreibt, erscheint in der Ausgabe vom 20. April 2023 von Das Astrophysikalische Journal.

Zuvor konzentrierten sich die meisten Forschungen zu den Auswirkungen von Supernova-Explosionen auf die Gefahren aus zwei Perioden: die intensive Strahlung, die eine Supernova in den Tagen und Monaten nach der Explosion erzeugt, und die energiereichen Teilchen, die Hunderte bis Tausende von Jahren danach eintreffen.

Wenn ein Strom von Röntgenstrahlen über einen nahe gelegenen Planeten fegt, könnte die Strahlung die atmosphärische Chemie des Planeten ernsthaft verändern. Für einen erdähnlichen Planeten könnte dieser Prozess einen erheblichen Teil des Ozons auslöschen, das letztendlich das Leben vor der gefährlichen ultravioletten Strahlung seines Wirtssterns schützt. Es könnte auch zum Untergang einer Vielzahl von Organismen führen, insbesondere von Meeresorganismen an der Grundlage der Nahrungskette, was zu einem Aussterbeereignis führen würde.

Nach jahrelanger tödlicher Röntgenbestrahlung durch die Wechselwirkung der Supernova und dem Aufprall ultravioletter Strahlung eines erdähnlichen Planeten kann eine große Menge Stickstoffdioxid produziert werden, was einen braunen Schleier in der Atmosphäre verursacht, wie in gezeigt Illustration. Eine „Entgrünung“ von Landmassen könnte auch durch Pflanzenschäden eintreten.

Ein separater künstlerischer Eindruck (Tafel Nr. 1) zeigt den gleichen erdähnlichen Planeten, als sei er zur Zeit der nahe gelegenen Supernova reich an Leben gewesen, Jahre bevor die meisten Einschläge der Röntgenstrahlen zu spüren sind (Tafel Nr. 2).

Unter den vier Supernovae im Bildersatz hat SN 2010jl die meisten Röntgenstrahlen produziert. Die Autoren schätzen, dass es eine tödliche Röntgendosis für erdähnliche Planeten abgegeben hat, die weniger als etwa 100 Lichtjahre entfernt sind.

Es gibt starke Beweise – einschließlich der Entdeckung einer radioaktiven Art von Eisen an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt – dass Supernovae vor etwa 2 Millionen bis 8 Millionen Jahren in der Nähe der Erde aufgetreten sind. Forscher schätzen, dass diese Supernovae etwa 65 bis 500 Lichtjahre von der Erde entfernt waren.

Obwohl sich die Erde und das Sonnensystem derzeit in Bezug auf mögliche Supernova-Explosionen in einem sicheren Raum befinden, sind viele andere Planeten in der Milchstraße dies nicht. Diese hochenergetischen Ereignisse würden die Bereiche innerhalb der Milchstraße, die als galaktische bewohnbare Zone bekannt sind, effektiv verkleinern, wo Bedingungen für das Leben, wie wir es kennen, förderlich wären.

Da die Röntgenbeobachtungen von Supernovae spärlich sind, insbesondere von der Art, die stark mit ihrer Umgebung wechselwirkt, drängen die Autoren auf Folgebeobachtungen von wechselwirkenden Supernovae für Monate und Jahre nach der Explosion.