Đây là cách những cơn bão mặt trời giúp phát triển sự sống trên hành tinh xa lạ

Bão mặt trời không chỉ mang tới sự hủy diệt, nó còn mang cơ hội sống trên các hành tinh xa lạ. Đó là thông báo mới nhất từ nghiên cứu của các nhà khoa học.

Lần đầu tiên, chúng ta chứng kiến được toàn bộ một vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa trên một ngôi sao khác. Điều đó cho thấy rằng khi những vụ bùng phát dữ dội này diễn ra trên các ngôi sao trẻ, chúng chứa đủ năng lượng có khả năng khởi động quá trình hóa học của sự sống trên bất kỳ hành tinh nào quay quanh.

Các ngôi sao trẻ có thể hỗn loạn hơn nhiều so với những ngôi sao già hơn. Vật lý học sao dự đoán rằng trong những năm hình thành Mặt trời, nó đã phát ra các đợt bùng phát bức xạ và phun trào khối lượng vành nhật hoa (CME) mạnh hơn và thường xuyên hơn nhiều so với những gì Mặt trời có thể xử lý ngày nay.

Tuy nhiên, chưa ai thực sự nhìn thấy một ngôi sao trẻ giống Mặt trời lại tràn đầy năng lượng như vậy - cho đến bây giờ.

Sự phóng vật chất vành nhật hoa và sự bùng phát đi kèm xảy ra khi các đường sức từ căng trên Mặt Trời hoặc một ngôi sao khác bị đứt gãy, giải phóng một luồng năng lượng khổng lồ trước khi những đường sức từ này kết nối lại. Năng lượng này biểu hiện dưới dạng sự sáng lên trên bề mặt của Mặt Trời hoặc ngôi sao, đồng thời có thể nâng một luồng plasma khổng lồ trực tiếp từ vành nhật hoa, lớp ngoài cùng cực nóng của khí quyển một ngôi sao.

Chúng ta đã quen thuộc với việc quan sát các CME trên Mặt Trời, nhưng các CME ngoài Trái Đất khó phát hiện hơn. Tuy nhiên, kính viễn vọng mặt đất quan sát ở bước sóng hydro-alpha đã phát hiện ra plasma lạnh, năng lượng thấp hơn đang thoát ra khỏi các ngôi sao trẻ trong các CME. Bước tiếp theo là tìm kiếm sự giải phóng năng lượng cao hơn mà các nhà vật lý nghiên cứu sao tin rằng đặc trưng của CME thường xuyên từ các ngôi sao trẻ.

Để đạt được mục tiêu đó, một nhóm các nhà thiên văn học đa quốc gia do Kosuke Namekata thuộc Đại học Kyoto, Nhật Bản dẫn đầu đã tạo ra một bước đột phá khi nhắm đến ngôi sao trẻ giống Mặt Trời EK Draconis, cách Trái Đất 112 năm ánh sáng trong chòm sao Draco (Long). Ngôi sao này được cho là có tuổi đời từ 50 triệu đến 125 triệu năm, được coi là rất trẻ đối với một ngôi sao sẽ tồn tại trong hàng tỷ năm, và có khối lượng (0,95 lần khối lượng Mặt Trời), bán kính (0,94 lần bán kính Mặt Trời) và nhiệt độ bề mặt (5.560 đến 5.700 độ Kelvin) rất gần với các giá trị của Mặt Trời.

"Điều truyền cảm hứng nhất cho chúng tôi là bí ẩn lâu đời về cách hoạt động dữ dội của Mặt Trời trẻ đã ảnh hưởng đến Trái Đất sơ khai như thế nào", Namekata cho biết trong một tuyên bố. "Bằng cách kết hợp các cơ sở trên không gian và mặt đất trên khắp Nhật Bản, Hàn Quốc và Hoa Kỳ, chúng tôi đã có thể tái tạo lại những gì có thể đã xảy ra hàng tỷ năm trước trong hệ Mặt Trời của chúng ta."

Nhóm của Namekata đã thực hiện các quan sát đồng thời EK Draconis bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble, Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh Quá cảnh (TESS) của NASA và ba kính viễn vọng mặt đất tại Nhật Bản và Hàn Quốc. Các quan sát của Hubble được thực hiện bằng ánh sáng cực tím, cho phép phát hiện những thành phần năng lượng cao hơn của một CME, trong khi các kính viễn vọng mặt đất theo dõi plasma lạnh hơn thông qua phát xạ hydro-alpha của nó và TESS quan sát sự sáng lên do ngọn lửa đi kèm gây ra.

Hubble và kính viễn vọng mặt đất đã cùng nhau phát hiện các vạch quang phổ từ sự phát xạ của một CME trên EK Draconis. Tầm nhìn cực tím của Hubble đã phát hiện một đám mây plasma nóng với nhiệt độ 100.000 kelvin (180.000 độ F). Lượng dịch chuyển Doppler trong các vạch quang phổ cực tím từ ngôi sao cho thấy plasma nóng đã bị đẩy ra với vận tốc từ 300 đến 550 km/giây (670.000 đến 1,2 triệu dặm/giờ). Mười phút sau, một luồng khí lạnh hơn với nhiệt độ 10.000 độ Kelvin (18.000 độ F) xuất hiện, di chuyển chậm hơn với tốc độ 70 km/giây (157.000 dặm/giờ). Cả hai thành phần nóng và nhanh và thành phần lạnh và chậm đều là hai mặt của cùng một CME.

Các nhà nghiên cứu cho biết, lượng năng lượng được giải phóng thường xuyên này đủ lớn để thúc đẩy các phản ứng hóa học trong bầu khí quyển của một hành tinh, tạo ra khí nhà kính có thể giữ ấm cho hành tinh, cũng như phá vỡ các phân tử khí quyển để chúng có thể tái tạo thành các phân tử hữu cơ phức tạp, có khả năng đóng vai trò là nền tảng của sự sống.

Do đó, những quan sát này là một cái nhìn sâu sắc hiếm hoi về vai trò của mỗi ngôi sao trong nguồn gốc sự sống, một vai trò mà Mặt Trời của chúng ta có thể đã đảm nhiệm cách đây 4,5 tỷ năm và các ngôi sao khác có thể đang thực hiện ngày nay.

Những phát hiện này đã được công bố vào ngày 27 tháng 10 trên tạp chí Nature Astronomy.