Астрономы впервые измерили магнитные поля семи экзопланет

Команда астрономов представила наиболее убедительные на сегодняшний день доказательства наличия магнитных полей у планет за пределами Солнечной системы. Используя Очень большой телескоп в Чили и телескоп «Джемини-Север» на Гавайях, исследователи измерили скорость ветра на семи крайне горячих экзопланетах, подобных Юпитеру. Все эти объекты приливно захвачены своими родительскими звездами и находятся в непосредственной близости к ним. Полученные данные указывают на то, что ветры на этих планетах управляются магнитными полями — это первое прямое измерение магнетизма у экзопланет.

«Этот прорыв открывает совершенно новое окно для исследования экзопланет. Мы впервые можем сравнить магнитную среду других миров — это ключевой шаг к пониманию того, какие планеты могут оставаться пригодными для жизни и, возможно, стать благодатной почвой для её существования в будущем», — заявила доктор Джулия Виктория Зайдель, астроном из лаборатории Лагранжа в обсерватории Лазурного берега в Ницце и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy.

Магнитное поле Земли сложным образом взаимодействует с атмосферой, являясь критическим фактором её обитаемости. Магнитные поля характерны и для планет Солнечной системы, таких как Юпитер и Сатурн, однако на протяжении последних 15 лет прямые измерения силы магнитных полей у внешних планет оставались недостижимой целью — до настоящего момента.

Поскольку исследованные планеты всегда обращены одной стороной к своей звезде, на них наблюдается резкий контраст между дневной и ночной сторонами. Эта разница температур формирует уникальный климат с экстремальными ветрами. Скорость ветра в выборке варьировалась от 7 200 до более чем 25 000 километров в час. Для сравнения, самые быстрые ветры на Юпитере достигают лишь 1 500 километров в час.

Для измерений команда использовала данные прибора ESPRESSO, установленного на Очень большом телескопе — комплексе оптических телескопов в чилийской пустыне Атакама, управляемом Европейской южной обсерваторией. Аналогичные наблюдения проводились с помощью прибора MAROON-X на телескопе «Джемини-Север» на Гавайях, работающем под эгидой NSF NOIRLab, исследовательского центра Национального научного фонда США по астрономии.

Анализируя зависимость скорости ветра от температуры планеты, ученые выявили интригующую закономерность: чем горячее планета, тем медленнее ветер. Это противоречит гипотезе о том, что высокая температура должна обеспечивать больше энергии для ускорения ветров. Авторы исследования пришли к выводу, что замедление вызвано планетарными магнитными полями, возникающими из-за движения электропроводящего вещества внутри планеты в сочетании с её вращением. Эти поля действуют как тормоз для заряженных частиц в атмосфере.

Полученные данные позволили оценить силу магнитного поля каждой из изученных планет. Выяснилось, что по своей интенсивности они сопоставимы с полями планет Солнечной системы: примерно в четыре раза сильнее магнитного поля Сатурна или около половины силы поля Юпитера.

Столь мощные магнитные поля могут иметь значительные последствия. «На Земле мы наблюдаем красоту северного и южного полярных сияний — явления, при котором солнечные частицы сталкиваются с нашим магнитным полем и направляются к полюсам, взаимодействуя с атмосферными газами, — пояснила доктор Бибиана Принот, астроном из научного центра Европейской южной обсерватории в Гархинге, Германия. — На изученных экзопланетах полярные сияния, вызванные магнетизмом, могут быть ещё более драматичными».

Исследовательская группа ожидает ввода в эксплуатацию Чрезвычайно большого телескопа Европейской южной обсерватории, строительство которого должно завершиться к концу текущего десятилетия. Ожидается, что он позволит характеризовать не только крупные планеты-гиганты, но и миры земного типа, а также, возможно, идентифицировать газы, ответственные за возникновение полярных сияний в далеких звездных системах.