Але під час однієї орбіти, яку спостерігали за допомогою космічного телескопа NASA Hubble, планета виглядала так, ніби вона взагалі не втрачає жодного матеріалу, тоді як орбіта, яку спостерігали за допомогою Hubble через півтора року, показала явні ознаки втрати атмосфери.
Ця надзвичайна мінливість між орбітами шокувала астрономів. «Ми ніколи не бачили, щоб вихід атмосфери переходив від абсолютно невиявленого до дуже помітного протягом такого короткого періоду, коли планета проходить перед своєю зіркою», — сказала Кейлі Роккліфф з Дартмутського коледжу в Ганновері, Нью-Гемпшир. «Ми справді очікували чогось дуже передбачуваного, повторюваного. Але це виявилося дивним. Коли я вперше це побачила, я подумала: «Це не може бути правильно».
Роккліфф була спантеличена, побачивши, коли її вдалося виявити, що атмосфера планети випинається перед планетою, як фара на швидкому поїзді. «Це відверто дивне спостереження – свого роду стрес-тест для моделювання та фізики еволюції планет. Це спостереження настільки круте, тому що ми збираємося досліджувати цю взаємодію між зіркою та планетою, яка справді перебуває в найекстремальнішому стані», — сказала вона.
Батьківська зірка AU Мікроскопа (AU Mic), розташована за 32 світлові роки від Землі, містить одну з наймолодших планетних систем, що коли-небудь спостерігалися. Зірці менше 100 мільйонів років (крихітна частка віку нашого Сонця, якому 4,6 мільярда років). Найбільша внутрішня планета, AU Mic b, має період обігу 8,46 дня і знаходиться всього за 6 мільйонів миль від зірки (приблизно 1/10 відстані планети Меркурій від нашого Сонця). Роздутий газоподібний світ приблизно в чотири рази більший за діаметр Землі.
AU Mic b був виявлений космічними телескопами NASA Spitzer і TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) у 2020 році. Його помітили за допомогою транзитного методу, тобто телескопи можуть спостерігати невелике зниження яскравості зірки, коли планета перетинає її перед собою.
Червоні карлики, такі як AU Мікроскопа, є найчисленнішими зірками в нашій галактиці Чумацький Шлях. Отже, вони мають утримувати більшість планет нашої галактики. Але чи можуть планети, що обертаються навколо червоних карликів, як-от AU Mic b, бути придатними для життя? Ключова проблема полягає в тому, що молоді червоні карлики мають люті зоряні спалахи, що випромінюють радіацію, що висушує. Цей період високої активності триває набагато довше, ніж у таких зірок, як Сонце.
Спалахи живляться від інтенсивних магнітних полів, які заплутуються через вируючі рухи зіркової атмосфери. Коли заплутування стає надто інтенсивним, поля розриваються і знову з'єднуються, вивільняючи величезну кількість енергії, яка в 100-1000 разів енергійніша, ніж наше Сонце, що вивільняється у своїх спалахах. Це приголомшливий феєрверк із проливних вітрів, спалахів і рентгенівських променів, що обрушуються на будь-які планети, що обертаються навколо зірки. «Це створює дійсно необмежену і, відверто кажучи, лякаюче середовище зоряного вітру, яке впливає на атмосферу планети», — сказала Роккліфф.
У цих спекотних умовах планети, що формуються протягом перших 100 мільйонів років після народження зірки, повинні зазнати найбільшого атмосферного витоку. Це може призвести до повного позбавлення планетою атмосфери.
«Ми хочемо з’ясувати, які види планет можуть вижити в такому середовищі. Як вони врешті виглядатимуть, коли зірка осяде? І чи буде зрештою шанс бути придатними для життя, чи вони залишаться просто спаленими планетами?» — сказала Роккліф. «Чи врешті-решт вони втрачають більшу частину своєї атмосфери, а їхні вцілілі ядра стають суперземлями? Ми насправді не знаємо, як виглядають ці остаточні композиції, тому що в нашій Сонячній системі нічого подібного немає».
У той час як яскраве світло зірки не дозволяє Хабблу безпосередньо бачити планету, телескоп може вимірювати зміни у видимій яскравості зірки, викликані виділенням водню з планети та затемненням зоряного світла, коли планета проходить повз зірку. Цей атмосферний водень нагрітий до точки, коли він вислизає від гравітації планети.
Небачені раніше зміни в атмосферному відтоку від AU Mic b можуть вказувати на швидку та надзвичайну мінливість спалахів червоного карлика-господаря. Існує така велика мінливість, тому що зірка має багато силових ліній магнітного поля. Одне з можливих пояснень відсутності водню під час одного з транзитів планети полягає в тому, що потужний зоряний спалах, який спостерігався сім годин тому, міг фотоіонізувати водень, що витікає, до точки, коли він став прозорим для світла, і тому його було неможливо виявити.
Інше пояснення полягає в тому, що зоряний вітер сам формує планетарний потік, роблячи його спостережуваним в деякі моменти, а не спостережуваним в інший час, навіть спричиняючи деякий відтік «гикавкою» перед самою планетою. Це передбачено в деяких моделях, як-от у Джона МакКанна та Рут Мюррей-Клей з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі, але це перший вид спостережень, який підтверджує, що це відбувається в такому екстремальному ступені, кажуть дослідники.
Подальші спостереження Hubble за більшою кількістю транзитів AU Mic b повинні дати додаткові ключі до дивної мінливості зірки та планети, додатково перевіряючи наукові моделі екзопланетної атмосфери та еволюції.
Роккліфф є провідним автором наукової статті, прийнятої для публікації в The Astronomical Journal.
