|
Экзопланета заставляет свою звезду вспыхивать
|
|
|
|
Некоторые экзопланеты в обитаемых зонах своих звезд могут быть совершенно непригодны для жизни из-за солнечных вспышек. Красные карлики известны своими мощными вспышками, а поскольку они тусклые, а их обитаемые зоны расположены близко к звезде, эти вспышки могут стерилизовать любые планеты и сделать их полностью непригодными для жизни. Но красные карлики - не единственные звезды, которые вспыхивают; это происходит с большинством из них, включая наше солнце.
|
|
|
|
Астрономы долгое время считали, что если планета вращается достаточно близко к своей звезде, то она может влиять на магнитное поле звезды и даже вызывать вспышки. Теперь международная группа исследователей обнаружила первый пример звездной вспышки, вызванной планетой, на солнцеподобной звезде, расположенной примерно в 400 световых годах от нас. Их исследование называется "Близкая планета вызывает вспышки на своей звезде" и было отправлено в Nature для публикации. Ведущий автор - Екатерина Ильин из Нидерландского института радиоастрономии. Оно доступно на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Звезды обладают чрезвычайно мощными магнитными полями, которые являются фундаментальными для их природы. Они создаются за счет проводящего движения плазмы и эффекта динамо. Силовые линии магнитного поля звезд могут становиться напряженными и искривляться, а когда они успокаиваются и внезапно соединяются вновь, они могут вызывать вспышки огромной энергии.
|
|
|
|
|
|
|
Объектом исследования является HIP 67522, звезда главной последовательности типа G, подобная солнцу. Она намного моложе Солнца, возраст которого составляет 4,6 миллиарда лет, и составляет всего около 17 миллионов лет. Вокруг звезды вращаются две известные экзопланеты: HIP 67522 b - ближайшая, ее оборот по орбите составляет всего около 7 дней, в то время как ее родственная планета, HIP 67522 c, находится немного дальше и обращается по орбите примерно 14 дней. Исследование сосредоточено на бедре 67522 b.
|
|
|
|
"До сих пор поиск магнитных взаимодействий звезды и планеты оставался безрезультатным", - пишут авторы. "Здесь мы сообщаем о первом обнаружении вспышек, вызванных планетами, на HIP 67522, карликовой звезде G возрастом 17 миллионов лет с двумя известными близкими планетами".
|
|
|
|
Результаты основаны на наблюдениях, проведенных миссиями ЕКА CHEOPS и НАСА TESS. Эти наблюдения за HIP 67522 продолжались пять лет и дали исследователям обширную базу для наблюдения за звездой. В ходе этих наблюдений они обнаружили 15 звездных вспышек.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что 15 вспышек в скоплении HIP 67522 вблизи фазы прохождения самой внутренней планеты указывают на постоянное магнитное взаимодействие звезды и планеты в системе. Стабильность взаимодействия подразумевает, что самая внутренняя планета постоянно вызывает у себя в шесть раз более высокую частоту вспышек, чем она испытывала бы без взаимодействия", - пишут авторы.
|
|
|
|
Телескоп JWST наблюдал за HIP 67522 b и обнаружил удивительно протяженную атмосферу, которая, вероятно, со временем исчезнет. Илин и ее соавторы нового исследования говорят, что причиной могут быть вспышки на звезде. "Таким образом, HIP 67522 является архетипом для понимания влияния магнитного взаимодействия звезды и планеты на атмосферу зарождающихся экзопланет", - пишут они.
|
|
|
|
Масса HIP 67522 b составляет около 14 масс Земли. Это одна из самых молодых транзитных экзопланет, когда-либо найденных. Она также является одной из наименее плотных. Она вращается на расстоянии менее 12 звездных радиусов от звезды. Это означает, что, скорее всего, он находится в субальвеновом режиме, когда солнечная плазма от звезды выходит достаточно медленно, чтобы магнитные волны звезды могли распространяться вверх по течению против течения. Это означает, что альфвеновские волны могут влиять на взаимодействие между потоком плазмы и любыми объектами, с которыми он сталкивается, в данном случае с экзопланетой HIP 67522 b.
|
|
|
|
"В этом режиме возмущения магнитного поля звезды, вызванные планетой, могут возвращаться к звезде вдоль силовых линий магнитного поля, которые связывают два тела", - объясняют исследователи.
|
|
|
|
Из 15 наблюдаемых вспышек большинство из них связаны с самым близким приближением экзопланеты к звезде. "Частота вспышек сильно возрастает вскоре после прохождения: мы обнаружили 11 вспышек в диапазоне фаз орбиты 0-0,2 и только 4 вспышки на остальной части орбиты, что почти в девять раз превышает частоту вспышек в диапазоне фаз 0-0,2", - объясняют исследователи.
|
|
|
|
Предстоит проработать еще много деталей, прежде чем ученые точно поймут, как происходит вспышка звезды, вызванная планетами. Авторы считают, что определенную роль играет энергия, запасенная в корональных петлях. Эти петли представляют собой дугообразные структуры в атмосфере звезды, содержащие плотную плазму. Они магнитно изолированы от окружающей среды. "Поэтому мы предполагаем, что энергия вспышек, вызванных планетами в HIP 67522, поступает из энергетического резервуара, хранящегося в корональных кольцах звезды, а взаимодействие звезды и планеты является механизмом запуска вспышек", - объясняют авторы.
|
|
|
|
"Независимо от лежащего в основе механизма, наблюдаемое излучение, вызванное планетой, имеет поразительные последствия", - пишут авторы. "Орбитальные фазы вспышек, вызванных HIP 67522 b, предполагают, что взаимодействие со звездой приводит к обратным последствиям для планеты из-за космической погоды, вызванной ими самими".
|
|
|
|
Вспышки на HIP 67522 оказывают пагубное воздействие на планету, но не сразу. В столь юном возрасте вспышки нагревают атмосферу HIP 67522 b и заставляют ее расширяться. Это увеличение означает, что, хотя экзопланета сравнима по размерам с Юпитером, ее масса составляет всего около 5% от его массы. Но со временем вспышки уничтожат атмосферу. Примерно через 100 миллионов лет планета может сжаться и превратиться в горячий Нептун, распространенный тип экзопланет.
|
|
|
|
"Наши результаты свидетельствуют о том, что HIP 67522 является типичной системой для яркого взаимодействия звезды и планеты", - пишут исследователи. По их словам, это первая звездно-планетарная система, в которой их взаимодействие продолжалось не менее трех лет. "Надежность нашего обнаружения открывает возможности для последующих наблюдений и требует уточнения характеристик HIP 67522 c, что позволит провести дифференциальный анализ двух планет в системе".
|
|
|
|
Имея на руках эти результаты, исследователи говорят, что они готовы наблюдать за другими системами, которые являются вероятными кандидатами на вспышки, вызванные экзопланетами.
|
|
|
|
"Космическая погода и магнитные поля планет имеют решающее значение для понимания динамики их атмосферы, оценки пригодности для жизни и изучения внутреннего состава — ключа к разгадке того, как формировались и эволюционировали планеты по всему Млечному Пути, включая планеты нашей Солнечной системы", - заключают авторы.
|
|
|
|
Источник
|
