Планета вращается настолько близко к своей звезде, что их магнитные поля сходятся.

В определённой точке орбиты и звёздного цикла хромосфера звезды становится ярче.

Источник: NSF Источник: NSF

На протяжении большей части истории человечества наше представление о планетах, находящихся «близко к Солнцу», определялось орбитой Меркурия с его 88-дневным периодом обращения и бесплодной, раскаленной поверхностью. Но с момента открытия экзопланет стало совершенно ясно, что наша собственная Солнечная система отнюдь не является ориентиром для остальной части галактики. Планеты с орбитами всего в несколько дней встречаются поразительно часто, а близость к звезде создает явления, которые с нашей точки зрения кажутся странными: металлические пары в атмосфере или атмосферы, раздутые до невероятно низкой плотности.

Теперь, по-видимому, можно добавить еще одну странность: перекрывающиеся магнитные поля. Исследователи обнаружили комбинацию звезды и планеты, которая периодически демонстрирует увеличение яркости, что они объясняют взаимодействием магнитных полей обоих тел.

В поисках повторения

Это один из тех случаев, когда теория предшествовала открытию. Люди уже предполагали, что планета, вращающаяся близко к своей звезде, может взаимодействовать с ней, если её магнитное поле достаточно сильное. И в ряде случаев исследователи обнаружили доказательства того, что это происходит, в одном случае чрезвычайно молодая звезда испускала вспышки, по-видимому, в ответ на орбиту своей самой внутренней планеты.

Международная группа исследователей создала наиболее полное изображение вспышек в звезде с близко расположенной планетой. Сама звезда называется GJ 436, это красный карлик, масса которого составляет половину массы Солнца, и который находится примерно в 30 световых годах от Земли. Известно, что у него есть одна экзопланета, масса которой примерно в четыре раза превышает массу Земли, и она совершает один оборот вокруг Солнца каждые 2,6 дня.

Исследователи сосредоточили внимание на хромосфере — тонком слое вблизи внешней поверхности звезды, излучение которого преимущественно обусловлено относительно небольшим количеством ионов и, как известно, находится под влиянием магнитного окружения звезды. В качестве маркера активности в хромосфере исследователи использовали специфические излучения ионов водорода и кальция.

Мы наблюдали за GJ 436 в течение многих лет, поэтому у команды был огромный объем архивных данных, которые нужно было просмотреть. Команда искала периодические колебания в излучении на соответствующих длинах волн как потенциальный признак флуктуирующего магнитного влияния. Они обнаружили такое колебание, примерно с тем же периодом, что и орбита планеты, что предполагает, что магнитные взаимодействия либо ограничивались, либо достигали пика при одной конкретной орбитальной конфигурации.

Почему сигнал не совпал точно с орбитой планеты? Созданная ими модель помогает объяснить это, учитывая такие факторы, как вращение звезды, неравномерное распределение активности по поверхности звезды и тот факт, что ось вращения планеты (и, следовательно, её магнитное поле), вероятно, не перпендикулярна плоскости её орбиты. С учётом всех этих факторов можно понять, как все эти детали могут привести к появлению сигнала, отстающего от орбитального периода на несколько часов.

Оно приходит и уходит

Однако были и другие странности. Одна из них заключается в отсутствии признаков повышенной активности различных других элементов, которые, как считается, присутствуют в хромосфере большинства звезд. Тем не менее, исследователи отмечают, что сама хромосфера имеет несколько слоев, и предполагают, что наблюдаемый ими сигнал исходит из нижней хромосферы.

Вторая проблема заключалась в том, что в некоторых наблюдениях периодические сигналы отсутствовали вовсе. Однако, поскольку у нас достаточно архивных данных наблюдений, исследователи смогли отследить, когда сигнал появлялся и исчезал. И они смогли обнаружить периодичность, которая точно совпадала с циклической активностью звезды. (Представьте себе солнечный цикл нашего Солнца и примените его к другой звезде.)

Исследователи предполагают, что во время высокой солнечной активности сигнал от магнитного влияния планеты заглушается. В периоды низкой активности, по мнению исследователей, просто недостаточно активности для усиления магнитных взаимодействий. Поэтому они считают, что усиление излучения хромосферы наблюдается только при средних уровнях звездной активности.

Как вообще магнитное воздействие проявляется на звезде? Исследователи рассматривают ряд теоретических моделей, но единственная, которая производит достаточно энергии в хромосфере, — это модель, в которой петли магнитного поля соединяют поля планеты и звезды. Эта модель позволяет им оценить силу магнитного поля планеты, которую они оценивают как минимум в 6 Гаусс, что более чем в 10 раз превышает силу магнитного поля Земли.

Хотя всё это может показаться несколько экстремальным, это не особенно необычно даже в нашей Солнечной системе. Сила магнитного поля Нептуна сравнима с силой поля Юпитера, а магнитосфера Нептуна простирается на гораздо большие расстояния, чем расстояние между GJ 436 и его планетой.

Как мы отмечали выше, это наиболее полное исследование магнитно-обусловленных вспышек в экзопланетной системе, но оно не первое. И существуют сотни других систем с близко расположенными планетами, которые мы еще можем изучить. Поэтому со временем измерения магнитных полей экзопланет могут стать обычным явлением.

Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adv3075 (О DOI).

Источник: arstechnica.com