Газовые гиганты, окружающие другие звезды, характеризуются сильными магнитными полями, во много раз более сильными, чем магнитное поле Юпитера. На это указывают последние результаты исследований, проведенных группой астрофизиков во главе с Уилсоном Коули из Университета Колорадо. Впервые удалось рассчитать интенсивность этих полей на основе данных наблюдений.
«Наше исследование является первой попыткой использовать наблюдения для описания напряженности магнитного поля экзопланеты», - говорит проф. Тренер из Университета штата Аризона. «Наблюдаемые сигналы, вероятно, поступают от взаимодействий между магнитными полями звезды и планеты на очень узкой орбите».
С 1988 года было открыто более 3000 планетных систем, в которых было открыто более 4000 планет. Многие из этих систем включают в себя так называемые «горячие Юпитеры». Это массивные газовые гиганты, напоминающие Юпитер, но вращающиеся вокруг своих звезд на небольшом расстоянии, обычно около пяти диаметров звезды или в 20 раз больше расстояния от Земли до Луны.
Поэтому такие планеты находятся глубоко внутри магнитного поля звезды, где взаимодействия между магнитным полем планеты и звездами могут быть непрерывными и сильными.
В предыдущих исследованиях верхние ограничения магнитного поля экзопланет основывались на радионаблюдениях или чисто теоретических выводах.
«Мы объединили измерения повышенной звездной эмиссии от магнитных взаимодействий звезды и планеты с физическими теориями, чтобы вычислить напряженность магнитного поля для четырех горячих Юпитеров», - говорит Коули.
Напряженность магнитного поля была определена в диапазоне от 20 до 120 Гаусс. Для сравнения, магнитное поле нашего Юпитера составляет 4,3 Гаусса, а магнитное поле Земли - 0,5, но его достаточно для реагирования на него игл компаса по всему миру.
Астрофизики использовали телескопы на Гавайях и во Франции для наблюдения с высоким разрешением эмиссии ионизированного кальция (Ca II) в материнский звездах четырех горячих юпитеров. Излучение исходит от горячей хромосферы звезды, тонкого слоя газа, расположенного над более холодной поверхностью звезды. Наблюдения позволили исследователям рассчитать, сколько энергии выделяется в виде выбросов кальция.
«Мы использовали оценки напряженности поля для расчета напряженности магнитного поля планеты, используя теорию, описывающую, как магнитные поля планет взаимодействуют с магнитными полями звезд», - говорит ученый.
«Магнитные поля любят состояние с низкой энергией. Если мы растягиваем или скручиваем поле как упругую полосу, запасенная в магнитном поле энергия будет увеличиваться». Горячие Юпитеры вращаются очень близко к принимающим звездам, благодаря чему магнитное поле планеты может растягивать и скручивать линии магнитного поля звезды.
«Когда это происходит, - продолжает Коули, - энергия высвобождается, что, в свою очередь, согревает атмосферу звезды, что приводит к усилению выбросов кальция».
Астрофизики подозревали, что горячие Юпитеры, как и наш Юпитер, будут создавать внутри себя магнитное поле. Новые наблюдения дают первое представление о внутренней динамике этих массивных планет.
«Это первые попытки оценить напряженность магнитного поля этих планет на основе наблюдений, поэтому это огромный скачок в наших знаниях. Благодаря этому мы лучше знаем, что происходит внутри этих планет», - говорит Коули.
Интенсивность поля оказалась намного больше, чем можно было бы ожидать, учитывая скорость вращения и возраст планеты. Стандартная теория динамики для магнитного поля планеты предсказывает гораздо более слабое магнитное поле для таких планет.
Вместо этого наблюдения подтверждают теорию о том, что планетарные магнитные поля зависят от количества тепла, протекающего через внутреннюю часть планеты. Поскольку они поглощают много дополнительной энергии от своих звезд, горячий Юпитер должен иметь более сильное магнитное поле, чем планеты с одинаковой массой и скоростью вращения.
Источник: Университет штата Аризона