Зафиксировали вызванные экзопланетой полярные сияния
|
Астрономы обнаружили необычное радиоизлучение от спокойной звезды, которое лучше всего объясняется взаимодействием с близкой планетой. В таком случае движение электронов вдоль линий магнитного поля порождает мощные сияния в радиодиапазоне у полюсов звезды. Подобный механизм известен в паре планета-спутник в Солнечной системе (Юпитер и Ио), но для пары звезда-экзопланета регистрируется впервые. Открытие может стать основой нового метода исследования внесолнечных планет, пишут авторы в журнале Nature Astronomy. |
Как правило, обычные звезды не являются сильными источниками радиоволн с частотами ниже 150 мегагерц. Считается, что в случае наблюдения такого вида излучения, оно порождается в неоднородных областях короны на высотах как минимум одного радиуса светила. В частности, низкочастотное излучение Солнца можно использовать для определения структуры короны, выбросов массы и космической погоды. |
Все зарегистрированные случаи заметного радиоизлучения звезд на гигагерцовых частотах связаны с нетепловыми процессами во внешних слоях. Более того, подавляющее большинство этих источников относятся к одному из типов объектов с магнитной активностью, таким как вспыхивающие звезды (AD Льва), светила с быстрым вращением (FK Волос Вероники) или тесные двойные (Алголь). На более низких частотах в сотни мегагерц единственным известным звездным источником радиоизлучения является вспыхивающая UV Кита — прототип соответствующего класса переменных. |
Астрономы из пяти стран под руководством Хариша Ведантама (Harish Vedantham) из института ASTRON обнаружили при помощи европейского низкочастотного интерферометра LOFAR уникальный случай низкочастотного излучения от расположенного на расстоянии в восемь парсек одиночного красного карлика класса M под названием GJ 1151. Особой данную ситуацию делает тот факт, что у этой звезды спокойная атмосфера и слабое вращение, то есть она не способна самостоятельно породить столь мощные радиоволны. |
Светило было найдено в рамках сопоставления объектов из каталога LOFAR со звездами не далее 20 парсек от Земли по данным спутника Gaia. Максимальное расстояние было выбрано для увеличения шансов обнаружения источников с небольшой абсолютной светимостью и уменьшения вероятности наложения различных источников. Радиоизлучение GJ 1151 было зафиксировано в одном сеансе наблюдений из четырех, проведенных в течение месяца. Оно обладало высокой степенью поляризации (64±6 процента), что вместе с высокой переменностью исключает случайное совпадение с внегалактическим объектом. |
Помимо неподходящих для генерации радиоволн параметров GJ 1151, данное излучение оказалось не похожим на известные вспышки звезд, которые можно разделить на два широких типа. К первому относятся некогерентное гиросинхротронное излучение (подобное солнечным радиобурям), которое характеризуется низкой поляризацией, яркостной температурой не более 1010 кельвин, широкой спектральным диапазоном и продолжительностью во много часов. Второй класс — это когерентное излучение (подобное всплескам солнечного радиоизлучения) с высокой круговой поляризацией, узкой мгновенной полосой излучения и продолжительностью от секунд до минут. В отличие от этих двух видов, излучение GJ 1151 продолжалось более восьми часов, практически не зависело от частоты в диапазоне от 120 до 167 мегагерц и обладало высокой круговой поляризацией. |
Астрономы пришли к выводу, что удовлетворительно объяснить это можно только предположением о наличии на близкой орбите экзопланеты, которая делает один оборот за несколько дней. В таком случае движение планеты сквозь магнитосферу звезды (а у карликов класса M обычно сильные магнитные поля) фактически создает электрический двигатель, подобный динамо-машине. В результате возникают сильные токи электронов, которые при приближении к магнитным полюсам звезды генерируют мощные радиоволны и сияния в ее атмосфере. |
Подобный процесс известен в Солнечной системе — так возникает радиоизлучение Юпитера. Эта планета также обладает заметным магнитным полем, а связанная с постоянной вулканической активностью атмосфера у близко расположенного к газовому гиганту спутника Ио играет роль источника заряженных частиц. В итоге при подходящих условиях возникает электронная циклотронная мазерная неустойчивость, которая синхронизует фазы излучения заряженных частиц и приводит к направленному когерентному излучению. Оно фиксируется на Земле с периодичностью, соответствующей частоте обращения Ио вокруг Юпитера. Примечательно, что на низких частотах Юпитер даже оказывается ярче Солнца. |
Аналогичное явление было предсказано для звезд более тридцати лет назад, но никогда ранее не наблюдалось. Авторы предполагают, что в данном случае излучение связано с полярными «радиосияниями» на звезде, но теоретически оно может быть связано и с магнитосферой планеты. Однако для этого магнитное поле экзопланеты должно быть весьма сильным, что может быть в случае горячего юпитера, а у карликов класса M гораздо чаще обнаруживают землеподобные планеты, для которых не предсказывается мощных магнитных полей. |
По мере продолжения радиообзора на интерферометре LOFAR подобных систем будет открыто больше — около ста по оценкам астрономов. Так как все они относятся к солнечным окрестностям, то для них возможно изучение другими способами, в том числе методом лучевых скоростей. Это позволит независимо оценить период обращения экзопланеты и ее массу, благодаря чему можно будет проверить правильность модели. |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|