Обнаружены доказательства существования магнитного поля на экзопланете

Получены первые убедительные доказательства влияния экзопланеты на поведение её звезды. Результаты позволили обнаружить и оценить силу магнитного поля планеты GJ 436 b, что открывает новое направление в изучении пригодности планет за пределами Солнечной системы для жизни.

Об этом сообщают в Институте астрофизики Канарских островов (IAC), передают OstanniPodii.com.

Магнитные поля играют фундаментальную роль в пригодности планет для жизни. На нашей Земле магнитное поле действует как щит против солнечного ветра и способствует эволюции её атмосферы, что является ключевым условием для существования жизни. Однако обнаружение и измерение этих магнитных полей на планетах за пределами Солнечной системы остаётся одним из самых больших вызовов астрономии.

Теперь исследование, опубликованное в журнале «Science» под руководством Андалузского института астрофизики (IAA-CSIC) при участии ученых из IAC, впервые убедительно доказывает, что планета может напрямую влиять на поведение своей звезды. Это открытие является самым убедительным на сегодняшний день доказательством существования магнитного поля на экзопланете.

«В частности, мы наблюдали, что GJ 436 b — экзопланета, похожая на Нептун, которая вращается очень близко к своей звезде, — вызывает регулярные изменения яркости звезды и энергии, которую она излучает на определенных длинах волн», — объясняет Даниэль Ревилья из IAA-CSIC, возглавляющий это исследование в рамках своей докторской диссертации.

Кроме того, анализируя, как и когда происходят эти колебания яркости звезды, «нам удалось оценить силу магнитного поля планеты такого типа, что в будущем, с помощью гораздо более совершенных приборов, это может открыть новое направление для изучения свойств и пригодности для жизни миров за пределами Солнечной системы», — объясняет Энрик Палле, ученый IAC и соавтор исследования.

Магнитные поля за пределами Солнечной системы

Наличие магнитного поля может влиять на эволюцию планеты, поскольку оно регулирует взаимодействие между звездным ветром и атмосферой планеты, тем самым влияя на процессы, связанные с её пригодностью для жизни. Примером этого является Земля. В свою очередь, Марс утратил своё интенсивное глобальное магнитное поле миллиарды лет назад, что способствовало постепенной потере его атмосферы, а вместе с ней — значительной части воды, которой он когда-то обладал.

Поэтому определение того, обладают ли экзопланеты магнитными полями, является ключевым фактором в оценке их потенциальной пригодности для жизни. В этом контексте в рамках исследования были проанализированы шестнадцать лет спектроскопических наблюдений с высоким разрешением системы GJ 436 — звезды с малой массой, вокруг которой вращается GJ 436 b — планета, похожая на Нептун, вращающаяся очень близко к своей звезде.

«До недавнего времени считалось, что на планету влияет прежде всего звезда, но наши результаты предоставляют самые четкие на сегодняшний день доказательства того, о чем уже ранее предполагали: что может происходить и обратное, и что планета может изменять среду своей звезды», — говорит Рафаэль Луке из IAA-CSIC, участвовавший в исследовании.

Результаты показывают, что, хотя обычно звезды доминируют во взаимодействии со своими планетами благодаря гравитации, излучению и магнитному полю, но планета, вращающаяся очень близко к своей звезде, также может влиять на неё. В случае GJ 436 b это взаимодействие оставляет наблюдаемые следы, которые позволили сделать вывод о существовании и силе её магнитного поля.

«Наблюдения, полученные с помощью спектрографов CARMENES и HARPS, показывают, что магнитное поле GJ 436 b взаимодействует с магнитным полем её звезды и вносит энергию в хромосферу — один из верхних слоёв её атмосферы — тем самым повышая её активность», — объясняет Палле. «Этот процесс порождает явление, сравнимое с земными полярными сияниями, но в звездном масштабе», — уточняет он.

Ключевой период

Взаимодействие между планетой и звездой наблюдается не постоянно. Это явление было зафиксировано лишь в 2008, 2016 и 2024 годах — три эпизода, разделенные интервалами в восемь лет. Эта периодичность совпадает с циклом магнитной активности GJ 436, что свидетельствует о том, что взаимодействие становится особенно интенсивным — или легче обнаруживаемым — когда звезда проходит определенные фазы своего магнитного цикла.

Сравнение этих наблюдений с теоретическими моделями позволило команде оценить свойство, которое чрезвычайно трудно измерить у экзопланеты: силу её магнитного поля. «Несмотря на меньшие размеры, считается, что магнитное поле GJ 436 b в 2,33–27 раз сильнее магнитного поля Юпитера», — говорит Педро Дж. Амадо, соавтор статьи и научный сотрудник IAA-CSIC.

По словам исследователей, это открытие предоставляет уникальную возможность изучать магнитные поля планет за пределами Солнечной системы. Анализ этих полей позволяет лучше понять, как они удерживают свои атмосферы, какова их внутренняя структура и как они эволюционируют со временем.

«До сих пор измерение магнитного поля экзопланеты было чрезвычайно сложной задачей. Это свойство является ключевым для определения того, может ли планета защитить свою атмосферу и, в конечном итоге, может ли она стать пригодной для жизни», — подытоживает Даниэль Ревилья.

Помимо Андалузского института астрофизики (IAA-CSIC) и Института астрофизики Канарских островов (IAC), в исследовании принимали участие Центр астробиологии (CAB, CSIC-INTA), Институт космических исследований Каталонии (IEEC), Институт космических наук (ICE-CSIC) и Университет Балеарских островов (UIB). К исследованию также присоединились учёные из Соединённых Штатов, Италии, Израиля, Германии и Кипра.