657
Уявіть собі планету, гарячішу за розжарену піч, де вітри мчать швидше за кулю. Здається, що в такому пеклі не може бути нічого знайомого Землі. Але нове дослідження, описане на порталі SciTechDaily, показує парадоксальну річ: деякі з найгарячіших відомих екзопланет мають магнітні поля, за силою схожі на ті, що ми бачимо в нашій Сонячній системі.
Що відомо коротко
- Астрономи вперше безпосередньо оцінили силу магнітних полів семи надгарячих «юпітерів».
- Ці гігантські екзопланети орбітують дуже близько до своїх зір і завжди повернені до них одним боком.
- На них дмуть вітри зі швидкістю від 7200 до понад 25 000 км/год, значно швидші за вітри на Юпітері.
- Найгарячіші планети мають <strongповільніші вітри, ніж прохолодніші — ефект, який пояснюють дією магнітних полів.
- Оцінена сила полів становить приблизно чотири рази більше за магнітне поле Сатурна і близько половини поля Юпітера.
Як працюють «гарячі юпітери» з одного боку пекло, з іншого — крига
Досліджувані екзопланети — це так звані надгарячі «юпітери»: газові гіганти, подібні за розмірами до Юпітера, але розташовані впритул до своїх зір. Вони настільки близько, що, як Місяць до Землі, завжди повернені до зорі одним і тим самим боком.
Один бік у них — вічний день, де температура сягає екстремальних значень. Інший — вічна ніч, куди майже не доходить світло. Це як якщо б одна півкуля Землі постійно жила в полуденному сонці, а інша — в нескінченній полярній ночі.
Такий різкий контраст температур створює надзвичайно потужні вітри. Гаряче повітря з денного боку прагне перетекти на холодний нічний, і планета перетворюється на гігантський «фен», де атмосфера мчить навколо кулі з шаленою швидкістю.
Як астрономи «бачать» вітри на далеких світах
Команда спершу навіть не полювала за магнітними полями. Вони хотіли виміряти швидкість вітрів в атмосферах цих екзопланет. Для цього використали надточні спектрографи MAROON-X на телескопі Gemini North на Гаваях та ESPRESSO на Дуже великому телескопі (VLT) в пустелі Атакама в Чилі.
Ці інструменти розкладають світло зір на «кольорові штрих-коди» — спектри. У цих спектрах є відбитки певних хімічних елементів і молекул в атмосфері планети. Коли гази рухаються, їхні спектральні лінії зсуваються через ефект Доплера — так само, як змінюється звук сирени, що наближається або віддаляється.
Відстежуючи ці зсуви, дослідники змогли «побачити», як швидко рухається атмосфера. Виявилося, що вітри на цих світах досягають від приблизно 7200 км/год до понад 25 000 км/год. Для порівняння, найшвидші вітри на Юпітері — близько 1500 км/год. Тобто деякі надгарячі «юпітери» мають вітри у десятки разів сильніші, ніж наш газовий гігант.
Парадокс: чим гарячіше, тим повільніший вітер
Найдивніше почалося, коли вчені порівняли швидкість вітрів із температурою планет. Здавалося б, чим гарячіша планета, тим більше енергії в її атмосфері, а отже, тим сильніші мають бути вітри. Але дані показали протилежне: на гарячіших екзопланетах вітри повільніші, ніж на відносно «прохолодніших».
Це виглядає так само нелогічно, як якби найпотужніша конфорка на плиті давала найслабший кипіння в каструлі. Щось явно «гальмує» атмосферу цих розпечених світів.
За версією дослідників, цим «гальмом» є сильні магнітні поля, що охоплюють усю планету. Атмосфера надгарячих «юпітерів» настільки розігріта, що частина частинок у ній іонізується — тобто набуває електричного заряду. Коли заряджені частинки рухаються в магнітному полі, воно починає їх сповільнювати, як невидима сітка, натягнута навколо планети.
Використовуючи зв’язок між температурою, швидкістю вітрів і ефектом «гальмування», команда змогла оцінити силу магнітних полів цих екзопланет. Виявилося, що вони приблизно вчетверо сильніші за поле Сатурна і близько половини сили магнітного поля Юпітера.
Чому магнітні поля важливі для придатності планет до життя
На Землі магнітне поле працює як щит. Воно відхиляє заряджені частинки від Сонця і космічні промені, які могли б поступово «здути» атмосферу. Без цього захисту наша планета могла б втратити воду і стати набагато менш гостинною для життя.
Інші планети Сонячної системи — Юпітер, Сатурн — теж мають потужні магнітні поля. Але до цього дослідження астрономи не могли безпосередньо оцінити силу полів на планетах біля інших зір. Тепер, спостерігаючи за вітрами на надгарячих «юпітерах», вони отримали перші такі оцінки.
Це важливо не лише для розуміння самих цих екстремальних світів. Магнітні поля — один із ключових факторів, що визначають, чи може планета зберегти атмосферу і воду протягом мільярдів років. А це, своєю чергою, пов’язано з питанням потенційної придатності до життя.
Магнітні поля впливають і на інші явища. На Землі вони створюють полярні сяйва — коли частинки від Сонця спрямовуються до полюсів і стикаються з газами в атмосфері, запалюючи зелені, рожеві та фіолетові завіси світла. На надгарячих «юпітерах» подібні процеси можуть породжувати ще грандіозніші, але поки що невидимі для нас шоу.
Цікаві факти
Вітри на надгарячих «юпітерах» можуть бути більш ніж у 15 разів швидші за найшвидші вітри на Юпітері.
Магнітні поля цих екзопланет за силою наближаються до значень у Сонячній системі, попри зовсім інші умови.
Спостереження велися одразу з двох півкуль Землі — з Гаваїв і пустелі Атакама, що дозволило точніше відстежити рух атмосфер.
FAQ
Ці магнітні поля вже точно виміряні чи це лише оцінки?
Дослідники не «бачили» магнітні поля напряму, а вивели їхню силу з того, як сповільнюються вітри на гарячіших планетах. Це фізично обґрунтована, але все ж непряма оцінка, яку майбутні спостереження мають перевірити й уточнити.
Чи означає наявність сильного магнітного поля, що ці планети можуть бути придатними до життя?
Ні. Надгарячі «юпітери» занадто близькі до своїх зір і надто розпечені, щоб на них могла існувати відома нам форма життя. Але вивчення їхніх магнітних полів допомагає зрозуміти, як магнітний захист працює загалом — і це важливо для оцінки потенційно придатних до життя менших, кам’янистих планет.
Чому вчені не могли раніше оцінити магнітні поля екзопланет?
Магнітні поля самі по собі не випромінюють світло, яке можна легко зафіксувати на міжзоряних відстанях. Потрібні або дуже специфічні сигнали, або непрямі методи, як-от аналіз вітрів в іонізованій атмосфері. Лише поява надточних інструментів на кшталт MAROON-X та ESPRESSO зробила такі вимірювання можливими.
Чи можна застосувати цей метод до менших, землеподібних планет?
Поки що ні: сигнали від атмосфер землеподібних планет набагато слабші. Але принциповий підхід уже продемонстровано. У майбутньому, з потужнішими телескопами й інструментами, подібні методи можуть допомогти оцінювати магнітні поля й на менших світах.
Виявляється, навіть у найекстремальніших куточках Галактики діють знайомі нам «правила гри» — магнітні поля там працюють не гірше, ніж у Сонячній системі. Це змушує по-новому подивитися на планети: від розпечених гігантів до потенційно придатних до життя світів, де невидимий магнітний щит може стати однією з головних умов їхнього довгого й «живого» існування.
Найгарячіші екзопланети виявилися магнітно схожими на Юпітер з’явилася спочатку на Цікавості.
