Астрономи вперше почули радіосигнали безпосередньо від екзопланети

Дослідники зафіксували радіовипромінювання від екзопланети Beta Pictoris b за допомогою радіотелескопного масиву MeerKAT, розташованого в Південній Африці. Спостереження стали важливими не лише через сам факт виявлення радіохвиль, а й через можливість визначити їхнє походження. Про це пише Sciencetimes.

Звідки походять радіосигнали?

Beta Pictoris b обертається навколо молодої зорі Beta Pictoris, розташованої приблизно за 63 світлових роки від Землі. Планета є газовим гігантом і має масу приблизно в кілька разів більшу за масу Юпітера. Вона перебуває на значній відстані від своєї зорі, що робить систему цікавою для дослідження процесів формування та еволюції планет.

У попередніх спостереженнях радіосигнали від системи вже могли фіксуватися, однак залишалося складним завданням визначити, чи походять вони від самої планети, чи від її батьківської зорі. Нові спостереження MeerKAT дозволили локалізувати джерело випромінювання безпосередньо в районі Beta Pictoris b. Автори роботи називають це першим однозначним визначенням аврорального радіовипромінювання, джерелом якого є екзопланета, а не її зоря.

Сигнали мають характерні властивості природного аврорального випромінювання. Зокрема, дослідники звернули увагу на їхню повторюваність і сильну кругову поляризацію.

Що розповіли радіохвилі про магнітне поле планети?

Радіосигнали Beta Pictoris b спостерігалися в широкому діапазоні частот – приблизно від 0,85 до 3,5 гігагерца. Їхні характеристики відповідають механізму, відомому як електронно-циклотронний мазер.

Цей процес пов'язаний із рухом заряджених частинок у магнітному полі. Коли електрони взаємодіють із магнітосферою планети, вони можуть генерувати інтенсивне радіовипромінювання. Подібні явища відбуваються і в Сонячній системі.

Особливо важливо те, що максимальна частота такого випромінювання пов'язана з величиною магнітного поля в області, де воно виникає. Тому радіосигнали можуть виступати своєрідним інструментом для непрямого вимірювання магнітного поля далекої планети.

За оцінками авторів дослідження, магнітне поле Beta Pictoris b у місці утворення випромінювання має силу щонайменше близько 1,25 кілогауса. Для порівняння, магнітне поле Землі біля поверхні значно слабше – його сила становить приблизно 0,25 – 0,65 гауса. Отже, йдеться про надзвичайно сильне магнітне середовище. Дослідники також врахували швидке обертання Beta Pictoris b. Планета здійснює повний оберт приблизно за 8 – 9 годин. Така швидкість може бути пов'язана з характером повторюваних радіоспалахів і взаємодією магнітного поля планети з навколишнім середовищем.

Чи можуть ці сигнали бути ознакою інопланетного життя?

Ні. Зафіксовані радіосигнали не є доказом існування розумного життя або технологічної цивілізації на Beta Pictoris b.

Навпаки, характеристики випромінювання добре пояснюються природним механізмом. Сильна кругова поляризація, повторюваність спалахів і залежність сигналу від частоти відповідають авроральним процесам, які вже відомі астрономам. Схожі радіоявища спостерігаються, наприклад, у Юпітера. Його потужне магнітне поле взаємодіє із зарядженими частинками та породжує радіовипромінювання, пов'язане з полярними сяйвами.

Тому відкриття Beta Pictoris b цікаве не пошуками інопланетян, а можливістю досліджувати фізичні властивості екзопланет, які раніше було надзвичайно складно виміряти. Магнітні поля відіграють важливу роль у взаємодії планет із зоряним вітром. Потужна магнітосфера може впливати на те, як заряджені частинки від зорі взаємодіють із верхніми шарами атмосфери. У деяких випадках магнітне поле може допомагати планеті протистояти атмосферній ерозії.

Саме тому інформація про магнітне поле Beta Pictoris b може дати вченим нові дані про те, як формуються та змінюються планети за межами Сонячної системи.

Чому відкриття Beta Pictoris b важливе для астрономії?

Магнітні поля є однією з найскладніших характеристик екзопланет для прямого дослідження. Астрономи можуть визначати розмір, масу, температуру та склад атмосфери деяких планет, однак отримати інформацію про їхні магнітосфери значно важче.

Радіоспостереження можуть змінити цю ситуацію. Якщо механізм аврорального випромінювання вдасться надійно використовувати для визначення сили магнітного поля, астрономи отримають новий спосіб досліджувати невидимі властивості далеких планет.

У випадку Beta Pictoris b особливо цінним є те, що дослідникам вдалося пов'язати радіовипромінювання саме з планетою. Це відрізняє нове спостереження від випадків, коли радіосигнал можна було зареєструвати в системі, але неможливо було точно визначити його джерело.

Результати також можуть допомогти краще зрозуміти еволюцію газових гігантів. Beta Pictoris b є молодою планетою в молодій зоряній системі, тому її властивості дають можливість досліджувати ранні етапи планетарної еволюції. Водночас робота поки що залишається у форматі препринту, тобто її результати ще мають пройти незалежне рецензування. Подальші спостереження необхідні, щоб підтвердити характеристики сигналу та перевірити отриману оцінку магнітного поля.

Якщо метод покаже стабільні результати, його можна буде застосувати до інших великих екзопланет. Це дозволить порівнювати їхні магнітні поля, авроральну активність і взаємодію із зорями.

У перспективі радіоастрономія може стати одним із ключових способів вивчення магнітосфер екзопланет. А відкриття Beta Pictoris b показує, що навіть на відстані десятків світлових років вчені можуть отримувати інформацію про невидимі процеси, які відбуваються навколо далеких світів.