Виявлено докази існування магнітного поля на екзопланеті

Отримано перші переконливі докази впливу екзопланети на поведінку її зорі. Результати дозволили виявити та оцінити силу магнітного поля планети GJ 436 b, що відкриває новий напрямок у вивченні життєпридатності планет за межами Сонячної системи.

Про це повідомляють в Інституті астрофізики Канарських островів (IAC), передають OstanniPodii.com.

Магнітні поля відіграють фундаментальну роль у придатності планет для життя. У нашої Землі магнітне поле діє як щит проти сонячного вітру та сприяє еволюції її атмосфери, що є ключовою умовою для існування життя. Однак виявлення та вимірювання цих магнітних полів на планетах поза Сонячною системою залишається одним з найбільших викликів астрономії.

Тепер дослідження, опубліковане в журналі «Science» під керівництвом Андалузького інституту астрофізики (IAA-CSIC) за участю вчених з IAC, вперше переконливо доводить, що планета може безпосередньо впливати на поведінку своєї зорі. Відкриття є найпереконливішим на сьогодні доказом існування магнітного поля на екзопланеті.

«Зокрема, ми спостерігали, що GJ 436 b — екзопланета, подібна на Нептун, яка обертається дуже близько до своєї зорі, — спричиняє регулярні зміни яскравості зорі та енергії, яку вона випромінює на певних довжинах хвиль», — пояснює Даніель Ревілья з IAA-CSIC, який очолює це дослідження в рамках своєї докторської дисертації.

Крім того, аналізуючи, як і коли відбуваються ці коливання яскравості зорі, «нам вдалося оцінити силу магнітного поля планети такого типу, що в майбутньому, за допомогою набагато досконаліших приладів, може відкрити новий напрямок для вивчення властивостей та життєпридатності світів за межами Сонячної системи», — пояснює Енрік Палле, науковець IAC та співавтор дослідження.

Магнітні поля за межами Сонячної системи

Наявність магнітного поля може впливати на еволюцію планети, оскільки воно регулює взаємодію між зоряним вітром та атмосферою планети, тим самим впливаючи на процеси, пов’язані з її придатністю для життя. Прикладом цього є Земля. Натомість Марс втратив своє інтенсивне глобальне магнітне поле мільярди років тому, що сприяло поступовій втраті його атмосфери, а разом з нею — значної частини води, яку він колись мав.

Тому визначення того, чи мають екзопланети магнітні поля, є ключовим фактором в оцінці їхньої потенційної придатності для життя. У цьому контексті в рамках дослідження було проаналізовано шістнадцять років спектроскопічних спостережень з високою роздільною здатністю системи GJ 436 — зорі з малою масою, навколо якої обертається GJ 436 b — планета, схожа на Нептун, що обертається дуже близько до своєї зорі.

«Донедавна вважалося, що на планету впливає насамперед зоря, але наші результати надають найчіткіші на сьогодні докази того, про що вже раніше припускали: що може відбуватися й зворотне, і що планета може змінювати середовище своєї зорі», — каже Рафаель Луке з IAA-CSIC, який брав участь у дослідженні.

Результати показують, що, хоча зазвичай зорі домінують у взаємодії зі своїми планетами завдяки гравітації, випромінюванню та магнітному полю, але планета, що обертається дуже близько до своєї зорі, також може впливати на неї. У випадку GJ 436 b ця взаємодія залишає спостережувані ознаки, які дали змогу зробити висновок про існування та силу її магнітного поля.

«Спостереження, отримані за допомогою спектрографів CARMENES та HARPS, показують, що магнітне поле GJ 436 b взаємодіє з магнітним полем її зорі та вносить енергію в хромосферу — один з верхніх шарів її атмосфери — тим самим підвищуючи її активність», — пояснює Палле. «Цей процес породжує явище, порівнянне із земними полярними сяйвами, але в зоряному масштабі», — уточнює він.

Ключовий період

Взаємодія між планетою та зорею спостерігається не постійно. Це явище було зафіксовано лише у 2008, 2016 та 2024 роках — три епізоди, розділені інтервалами у вісім років. Ця періодичність збігається з циклом магнітної активності GJ 436, що свідчить про те, що взаємодія стає особливо інтенсивною — або легшою для виявлення — коли зоря проходить певні фази свого магнітного циклу.

Порівняння цих спостережень з теоретичними моделями дозволило команді оцінити властивість, яку надзвичайно важко виміряти в екзопланеті: силу її магнітного поля. «Попри менші розміри, вважається, що магнітне поле GJ 436 b у 2,33–27 разів сильніше за магнітне поле Юпітера», — каже Педро Дж. Амадо, співавтор статті та науковий співробітник IAA-CSIC.

За словами дослідників, це відкриття надає унікальну можливість вивчати магнітні поля планет за межами Сонячної системи. Аналіз цих полів дозволяє краще зрозуміти, як вони утримують свої атмосфери, якою є їхня внутрішня структура та як вони еволюціонують з часом.

«Дотепер вимірювання магнітного поля екзопланети було надзвичайно складною справою. Ця властивість є ключовою для визначення того, чи може планета захистити свою атмосферу та, зрештою, чи може вона стати придатною для життя», — підсумовує Даніель Ревілья.

Окрім Андалузького інституту астрофізики (IAA-CSIC) та Інституту астрофізики Канарських островів (IAC), у дослідженні брали участь Центр астробіології (CAB, CSIC-INTA), Інститут космічних досліджень Каталонії (IEEC), Інститут космічних наук (ICE-CSIC) та Університет Балеарських островів (UIB). До дослідження також долучилися вчені зі Сполучених Штатів, Італії, Ізраїлю, Німеччини та Кіпру.

• Екзопланети