Впервые пойман радиосигнал от экзопланеты: он раскрыл скрытую силу далёкого мира

Астрономы десятилетиями изучали экзопланеты по свету их звёзд. Теперь исследователи сообщили о принципиально другом наблюдении: радиосигнал удалось пространственно связать непосредственно с планетой β Pictoris b, расположенной примерно в 64 световых годах от Земли. Если результат подтвердится дальнейшими наблюдениями, перед астрономией откроется новый способ исследовать магнитные поля далёких миров.

Сразу исключим наиболее эффектную интерпретацию. Это не радиопередача инопланетян и вообще не искусственный сигнал. Исследователи связывают излучение с процессами, похожими на те, которые сопровождают полярные сияния на планетах Солнечной системы. Поэтому β Pictoris b интересна не как источник возможного послания, а как гигантская природная радиостанция.

Планета обращается вокруг молодой звезды β Живописца и относится к массивным газовым гигантам. Эта система давно привлекает астрономов: она сравнительно близка по космическим меркам, молода и окружена хорошо изученным диском вещества. Саму β Pictoris b удалось непосредственно фотографировать в инфракрасном диапазоне, что уже делает её необычайно удобной лабораторией для исследования формирования планет.

Теперь к инфракрасному свету добавились радиоволны. Команда под руководством Кевина Ортиса Себальоса из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института использовала радиоинтерферометр MeerKAT в Южной Африке. Система из множества антенн позволяет объединять наблюдения и получать достаточно точные радиоизображения неба.

Исследователи провели несколько сеансов наблюдений β Pictoris в двух частотных диапазонах и обнаружили слабое радиоизлучение. Однако увидеть сигнал ещё недостаточно. В системе находится сама звезда, а вокруг молодых звёзд происходят процессы, способные генерировать радиоизлучение. Поэтому требовалось доказать, что источник действительно движется вместе с планетой.

Для этого учёные воспользовались чрезвычайно далёкими квазарами на заднем плане. Из-за огромного расстояния их положение на небе практически неизменно и может служить своеобразной системой координат. Сравнивая радиоизображения с такими неподвижными ориентирами, исследователи смогли значительно точнее определить положение источника.

Результат оказался интригующим: радиоизлучение совпадало с ожидаемым положением β Pictoris b, а не её звезды. Более того, наблюдения проводились в разные моменты, когда планета продолжала двигаться по орбите. Такая пространственная привязка и позволила авторам работы заявить о первом прямом обнаружении радиоизлучения от экзопланеты.

Почему планета вообще излучает радиоволны? Ответ можно искать гораздо ближе — в нашей Солнечной системе. Земля, Юпитер и другие планеты обладают магнитосферами. Заряженные частицы взаимодействуют с магнитными полями и направляются вдоль силовых линий в полярные области. На Земле результатом становятся знакомые северные и южные сияния.

Но видимый свет — лишь часть происходящего. Такие процессы способны генерировать и интенсивное радиоизлучение. Особенно впечатляющий пример даёт Юпитер, магнитосфера которого значительно мощнее земной. Если аналогичный механизм работает на далёком газовом гиганте, радиотелескоп получает возможность фактически «услышать» его магнитное поле.

Именно это делает наблюдение β Pictoris b особенно ценным. По характеристикам зарегистрированного излучения исследователи оценили минимальную напряжённость магнитного поля в области его возникновения примерно в 1250 гаусс. Для сравнения, магнитное поле Юпитера значительно слабее. Молодая массивная экзопланета, судя по этим данным, обладает чрезвычайно мощным магнитным окружением.

Авторы называют результат первым прямым измерением напряжённости магнитного поля экзопланеты. Ранее существовали косвенные способы оценивать магнитные свойства далёких миров, однако радиоизлучение, связанное с самой планетой, предоставляет совершенно иной инструмент.

Магнитное поле — это не второстепенная характеристика планеты. Оно рождается благодаря процессам глубоко внутри неё и поэтому несёт информацию о внутреннем строении, движении вещества и эволюции. На Земле магнитное поле связано с движением электропроводящей жидкости во внешнем ядре. У газовых гигантов механизм отличается, но общий принцип похож: внутреннее динамо превращает движение проводящего вещества в планетарное магнитное поле.

Поэтому измерение поля молодой β Pictoris b позволяет проверять модели внутреннего устройства гигантских планет. Теоретики давно предсказывают, что молодые массивные миры могут обладать очень сильными магнитными полями. Полученная оценка, как отмечают авторы, согласуется с подобными моделями.

Есть и более далёкая перспектива. Магнитосфера влияет на взаимодействие атмосферы с окружающей космической средой. Для небольших каменистых планет этот вопрос особенно интересен в контексте сохранения атмосферы и потенциальной обитаемости. Если радиоастрономия когда-нибудь позволит измерять магнитные поля гораздо меньших экзопланет, учёные получат ещё один параметр для оценки их физической среды.

Но до этого пока далеко. β Pictoris b — огромная, молодая и горячая планета, то есть значительно более удобная цель, чем аналог Земли около другой звезды. Радиосигнал при этом чрезвычайно слаб, а отделить планетарное излучение от звёздного и фонового непросто.

Есть и ещё одна существенная оговорка: работа на момент публикации представлена как препринт на arXiv. Это означает, что заявленный результат следует воспринимать как очень интересное наблюдение, требующее дальнейшей проверки и независимого подтверждения, а не как окончательно установленный новый класс астрономических измерений.

Тем не менее сама возможность впечатляет. Первые экзопланеты обнаруживали по тому, как они воздействуют на движение своих звёзд. Затем астрономы научились замечать их прохождения по звёздному диску, исследовать атмосферы и даже получать прямые изображения отдельных миров. Радиоастрономия потенциально добавляет к этому ещё одно измерение — магнитное.

Мы пока не можем отправить аппарат к β Pictoris b: даже свету требуется около 64 лет, чтобы преодолеть разделяющее нас расстояние. Но если интерпретация сигнала подтвердится, планета уже передала нам информацию о процессах, происходящих глубоко внутри неё. И для этого оказалось достаточно услышать едва заметный радиошёпот далёкого мира.