Магнитный щит для жизни: астрономы впервые измерили поля далеких планет

Впервые в истории астрономы заявляют, что им удалось напрямую измерить магнитные поля сразу нескольких планет за пределами Солнечной системы. Это достижение может стать принципиально новым инструментом в поиске пригодных для жизни миров и внеземных цивилизаций.

Магнитные поля оказывают решающее влияние на атмосферу планет, а значит, и на их судьбу, и на шансы стать обитаемыми. Мы знаем, например, что магнитное поле Земли долгое время защищало нашу планету от губительного излучения, позволив ей превратиться в цветущий сине-зеленый мир, в то время как инертный Марс стал бесплодным и практически мертвым.

Важность защитной магнитосферы очевидна каждому. Однако до сих пор магнитные поля экзопланет — миров, вращающихся вокруг других звезд, — оставались практически неизученными.

Неожиданный результат астрономии

В исследовании, опубликованном во вторник (2 июня) в журнале Nature Astronomy, массивная международная команда астрономов наблюдала за семью раскаленными планетами и обнаружила, что ветра на них дуют медленнее, чем ожидалось. Ученые предположили, что именно магнитные поля замедляют их движение.

«Этот прорыв открывает совершенно новое окно в исследования экзопланет, — заявила соавтор исследования Джулия Зайдель, астроном из Лаборатории Лагранжа в Ницце. — Впервые мы можем сравнивать магнитные среды других миров — ключевой шаг к тому, чтобы в конечном итоге понять, какие планеты могут оставаться живыми, сохранять свою воду и, возможно, однажды даже стать домом для жизни в нашем понимании».

Изначально исследователи не искали именно магнитные поля. Они хотели выяснить, одинаково ли ведут себя ветра на горячих планетах по всей Вселенной. Для этого ученые сосредоточились на семи «ультрагорячих юпитерах» — раскаленных газовых гигантах, вращающихся настолько близко к своим звездам, что находятся в приливном захвате: одна их сторона всегда обращена к светилу, а другая вечно погружена во тьму.

Под таким интенсивным звездным облучением расчетная равновесная температура этих планет достигает примерно 2600 кельвинов (свыше 4200 градусов по Фаренгейту), что порождает невообразимые ветра скоростью от почти 7200 до почти 25000 километров в час. Для сравнения, наш собственный, не столь горячий Юпитер разгоняет ветра лишь до относительно скромных 1500 километров в час.

Исследователи измерили эти неземные скорости ветра с помощью спектрографов ESPRESSO на Очень Большом Телескопе Европейской южной обсерватории в Чили и MAROON-X на телескопе Gemini North на Гавайях. Эти инструменты расщепляют свет небесных объектов на составляющие волны, раскрывая химический состав атмосферы. Наблюдения позволили астрономам оценить скорость ветра, отслеживая перемещение железа в атмосферах этих планет.

Контринтуитивное открытие

В ходе работы ученые обнаружили несколько сюрпризов. Во-первых, скорость ветра на горячих газовых планетах на самом деле падала с ростом температуры: чем горячее планета, тем медленнее дул ветер.

«Это совершенно противоречит интуиции, потому что при прочих равных у горячих планет больше энергии для разгона ветров, — пояснил соавтор исследования Вивьен Парментье, астроном и профессор Лаборатории Лагранжа. — Должно происходить что-то, что замедляет скорость ветра у более горячих объектов».

Исследователи пришли к выводу, что именно магнитные поля могут служить «тормозом» для этих ветров, замедляя движение заряженных частиц в атмосферах экзопланет. Возможно, это самый элегантный механизм из всех, что способны объяснить наблюдаемую аномалию.

Пожалуй, самым неожиданным стало то, что сила этих полей составляет всего несколько гауссов, а не сотни, как предсказывали некоторые модели. Такие значения сопоставимы с гораздо более холодными газовыми гигантами в нашей Солнечной системе. Это открытие, вероятно, поможет согласовать предсказательные модели формирования планетарных магнитных полей с реальными наблюдениями.

В целом это прорывное исследование может установить новый стандарт для обнаружения магнитных полей вокруг далеких планет. Применение данной методики к другим мирам способно направить будущие поиски потенциально обитаемых планет — заманчивая перспектива в эпоху, когда обсерватории нового поколения начинают нацеливать свои электрические глаза на иные версии Земли, разбросанные по бескрайней Вселенной.