|
Как обнаружить магнитные поля вокруг экзопланет
|
|
|
|
Магнитные поля играют важную, хотя иногда и недооцененную роль в планетных системах. Без сильного магнитного поля планеты могут превратиться в бесплодную пустошь, как Марс, или могут косвенно влиять на мощные штормы, как это можно наблюдать на Юпитере.
|
|
|
|
Однако наше понимание магнитных полей планет ограничено восемью планетами нашей Солнечной системы, поскольку мы еще не накопили много данных о магнитных полях экзопланет. Согласно новой статье, подготовленной группой ученых-исследователей из Европы, США, Индии и ОАЭ, ситуация может измениться.
|
|
|
|
Согласно статье, ученые могут собирать данные о магнитных полях экзопланет двумя основными способами. Первый - это прямое обнаружение с использованием двух "эффектов", известных как эффекты Ханле и Зеемана. Другой - косвенный, который использует "горячие точки" в атмосфере звезды-хозяина. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Для прямого обнаружения обсерватории потребуется фиксировать фотоны, которые проходят через атмосферу планеты во время ее пролета. Учитывая, что транзиты являются одним из основных способов обнаружения самих экзопланет, данных об этих событиях должно быть предостаточно. Имея в своем распоряжении эти фотоны, исследователи могли бы проанализировать их на предмет эффекта Ханле и Зеемана.
|
|
|
|
|
|
|
Эффект Ханле возникает, когда на свет воздействует магнитное поле, особенно перпендикулярное лучу зрения. Эти поляризованные световые лучи могут поглощаться атомами гелия в атмосфере планеты, образуя четкую спектрографическую линию на "триплете He I 1083". Важно отметить, что этот эффект проявляется даже в относительно слабых магнитных полях, поэтому его можно использовать для зондирования магнитных полей, которые даже слабее, чем у Земли, хотя ориентация поля играет важную роль в том, какую силу оно способно измерить.
|
|
|
|
Поляризация также играет роль в эффекте Зеемана, но вместо линейной поляризации в определенной ориентации эффект Зеемана использует круговую поляризацию, а не линейную поляризацию, используемую в эффекте Ханле. Свет, проходящий через магнитное поле экзопланеты, может быть поляризован по кругу силовыми линиями магнитного поля, направленными вдоль линии обзора обсерватории, что хорошо согласуется с перпендикулярными силовыми линиями магнитного поля, вызывающими эффект Ханле.
|
|
|
|
Сочетание двух этих эффектов может дать относительно четкое представление о силе и ориентации магнитного поля экзопланеты. Дополнительным преимуществом является то, что, поскольку используются дифференциальные измерения, легко удалить потенциально противоречивые данные, такие как фотоны от самой звезды-хозяина. Однако, поскольку эти фотоны должны проходить через атмосферу экзопланеты, их также не очень много, поэтому этот метод работает только с более крупными планетами, которые находятся близко к своей звезде-хозяину.
|
|
|
|
Косвенные методы также требуют, чтобы планеты-хозяева находились близко к своей звезде, но по другой причине. Они определяют звездные горячие точки, которые являются проявлением взаимодействия магнитного поля между звездой и планетой. Планета, размер которой в этом сценарии не имеет большого значения, должна находиться достаточно близко к своей звезде-хозяину, чтобы находиться в пределах ее поверхности Альфвена - пространства, определяемого областью, где предположительно происходят магнитные взаимодействия звезды и планеты.
|
|
|
|
Даже Меркурий не находится в пределах альфвеновой поверхности нашего солнца, которая обычно находится на расстоянии от 10 до 20 солнечных радиусов от поверхности звезды. Однако, поскольку большинство обнаруженных экзопланет вращаются очень близко к своей родительской звезде, это не обязательно является недостатком. Однако у этого метода есть и другие недостатки, например, попытка определить, исходит ли магнитная активность, вызывающая горячую точку, от планеты или от какой-то другой динамической системы в самом магнитном поле звезды.
|
|
|
|
В конечном счете, требуется больше научных знаний — и, следовательно, больше данных. Авторы надеются, что будущие миссии, такие как обсерватория обитаемых миров (HWO), будут иметь все возможности для сбора данных, необходимых для анализа этих потенциальных магнитных полей. Это не значит, что современные обсерватории не могут провести некоторую предварительную работу с сильными магнитными полями, но, учитывая, что запуск HWO запланирован еще как минимум на 15 лет, может пройти некоторое время, прежде чем мы действительно сможем лучше понять магнитные поля планет за пределами нашей системы.
|
|
|
|
Источник
|
