Група астрономів знайшла найвагоміші на сьогодні докази того, що деякі планети за межами Сонячної системи можуть мати магнітне поле. За допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory) і телескопа Gemini North («Близнюк-Північ»), дослідники виміряли швидкість вітру на семи дуже гарячих екзопланетах, схожих на Юпітер. Спостереження показали: вітри на цих планетах, найімовірніше, залежать від магнітного поля. Це уможливило перше надійне вимірювання магнетизму на планетах за межами Сонячної системи.

«Цей прорив відкриває абсолютно нове вікно в дослідження екзопланет. Це перший випадок, коли ми можемо порівняти магнітне середовище інших світів — головний крок до остаточного розуміння того, які планети можуть бути живими, зберігати воду і, можливо, одного дня навіть стати житлом у знайомому нам вигляді», — сказала Джулія Зайдель (Julia Seidel), астроном з лабораторії Лаґранжа в Обсерваторії Лазурного Берега, Франція, та перший автор дослідження, результати якого опубліковано в Nature Astronomy.

Магнітне поле Землі складним чином впливає на її атмосферу, і тому є основним фактором у розумінні того, що робить планету придатною для життя. Магнітні поля також наявні в інших планет Сонячної системи, таких як Юпітер і Сатурн. Однак протягом останніх 15 років нікому не вдавалося прямо виміряти силу магнітних полів екзопланет.

Науковці не ставили собі за мету вимірювати магнітні поля, а радше вітри. Вони виміряли швидкість вітру на семи екзопланетах, що обертаються навколо різних зір: газових гігантів, схожих на Юпітер, але кожна з них припливно замкнена (явище синхронного обертання або припливного захоплення — Ред.) на орбіті материнської зорі та міститься дуже близько до неї. Так само, як ми завжди бачимо лише один бік Місяця, ці планети завжди повернуті однією стороною до зорі. Через це на денному боці планети дуже гаряче і холодно на нічному. Ця різниця температур зумовлює клімат, зовсім відмінний від клімату на нашій планеті, з надзвичайно сильними вітрами. Швидкість вітру на екзопланетах, які вивчали науковці, коливалася від приблизно 7200 км/год до понад 25000 км/год. Для порівняння, найшвидші вітри, виміряні на Юпітері, досягають швидкості близько 1500 км/год.

«Спочатку ми вирішили перевірити, чи однаковою є поведінка атмосферних вітрів на всіх гарячих планетах», — пояснила Зайдель, яка раніше працювала в ESO в Чилі. Для своїх вимірювань наукова група використовувала дані з інструменту ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations — Ешеле-спектрограф для спостережень кам’янистих екзопланет та стабільних спектроскопічних об’єктів) на VLT ESO в чилійській пустелі Атакама та з аналогічного інструмента на телескопі Gemini North на Гаваях, США. (VLT — це телескоп ESO, тоді як Gemini North — це складова Міжнародної обсерваторії Gemini, яку частково фінансує Національний науковий фонд США, а керовує нею NOIRLab — National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory)

Ілюстрація, що показує, як магнітні поля уповільнюють вітри на екзопланетах, котрі є припливно замкненими: один бік постійно обернений до зорі й тому набагато гарячіший за другий. Різниця температур призводить до потужних вітрів з денної сторони на нічну. Вітри переносять заряджені частинки — іони та електрони — подібно до гігантського електричного кола розміром з планету. Магнітне поле планети розсіює енергію цих частинок, що сповільнює вітер. Такий ефект більш виражений на гарячіших планетах: вищі температури розбивають більше молекул на іони та електрони, роблячи вітер сприйнятливішим до магнітного опору. Діаграма має чотири панелі, кожна з яких зображує планету-гіганта з хмарами, розмитими вітрами планети. Для кожної планети подано термометр, який показує її температуру, та вимірювач швидкості, що показує швидкість вітру. Планети у верхньому ряду не мають магнітних полів; планета праворуч гарячіша за ту, що ліворуч. Коли наявні магнітні поля (нижній ряд), швидкість вітру сповільнюється на обох планетах, але більше на гарячішій. Ця діаграма ілюструє, як астрономи можуть робити висновки про силу магнітних полів на екзопланетах, зважаючи на їхній вплив на вітри на цих планетах. Авторські права на зображення: ESO/M. Kornmesser, L. Calçada. Фото з сайту www.eso.org.

Але коли дослідники подивилися на те, як швидкість вітру змінюється залежно від температури планети, то побачили дуже цікаву закономірність: що гарячіша планета, то повільніший вітер. «Це абсолютно суперечить інтуїції, бо за інших рівних умов гарячі планети мають більше енергії для прискорення вітрів! Щось має статися, що уповільнить швидкість вітру для гарячіших об’єктів», — сказав співавтор дослідження Вів’єн Пармантьє (Vivien Parmentier), професор лабораторії Лаґранжа.

Наукова група дійшла висновку, що найкращим поясненням цієї загадки є наявність магнітних полів на всій планеті, оскільки ці поля можуть працювати як гальмо, що уповільнює рух заряджених частинок в атмосфері. Таким чином, дані дали змогу зробити висновок про силу магнітного поля на кожній з досліджуваних планет. Дослідники виявили, що сила полів порівнянна з силою магнітного поля в Сонячній системі: приблизно вчетверо сильніша за силу магнітного поля Сатурна або приблизно вдвічі менша за силу поля Юпітера.

Такі сильні магнітні поля можуть впливати не лише на вітер на цих далеких планетах. «Тут, на Землі, ми знаємо красу північного та південного сяйва, коли частинки від Сонця потрапляють в магнітне поле планети та прямуючи до полюсів, стикаються з газами в атмосфері, що спричиняє появу в ній барви із зеленого, рожевого та фіолетового кольорів», — пояснила співавтор дослідження Бібіана Прінот (Bibiana Prinoth), колишня аспірантка Лундського університету в Швеції, а нині астроном в ESO в Ґархінгу, Німеччина. На досліджуваних екзопланетах полярні сяйва, спричинені магнітним полем, можуть бути ще разючішими. Наукова група з нетерпінням чекає на початок роботи Надзвичайно великого телескопа (Extremely Large Telescope) ESO, який допоможе дослідити не лише великі екзопланети, схожі на Юпітер, але й менші, подібні до Землі, можливо, навіть виявивши гази, які могли б створювати полярні сяйва на цих далеких планетах. Прінот сказала: «Мені подобається уявляти, що деякі з цих світів мають небо, наповнене не лише зорями, але й величезними завісами різнокольорового світла, що танцюють по планеті, яка наполовину перебуває у вічному дні, а наполовину в нескінченній ночі».

За інф. з сайту www.eso.org