Новая эра в поиске космических сигналов: архивные данные открывают тайны звезд и экзопланет
Десятилетиями радиотелескопы записывали космический шепот вселенной, накапливая петабайты самых различных данных. Но львиная доля информации о близлежащих звездах и потенциально обращающихся вокруг них планетах оставалась скрытой в «запечатанных архивах» — а это бесценный клад. Новый прорыв, совершенный международной командой ученых, во главе с исследователем из Корнельского университета Джейком Тернером, наконец позволил взломать код этих архивов. Разработанный ими метод мультиплексной интерферометрической радиоспетроскопии (RIMS) совершил тихую революцию, превратив старые записи в источник открытий: новых радиовспышек от карликовых звезд и, что особенно интригующе, первых убедительных намеков на сигналы от экзопланет.
Суть инновации, подробно описанной в журнале Nature Astronomy, заключается в кардинальном изменении подхода к анализу. Традиционно радиоастрономия фокусировалась на конкретных целях, подобно рыболову с одной удочкой. RIMS же действует как огромная сеть, за один заброс выуживая информацию сразу о сотнях или тысячах звезд, случайно попавших в поле зрения телескопа во время любых обзоров неба.
«RIMS использует каждую секунду наблюдений в сотнях направлений по всему небу. То, что раньше мы делали для каждого источника отдельно, теперь можно делать одновременно», — объясняет Сирил Тассе из Парижской обсерватории, ведущий автор исследования. Этот подход настолько эффективен, что позволил за 1,4 года анализа данных европейской сети LOFAR достичь того, на что при целенаправленных наблюдениях ушло бы почти два столетия. Результат — это база из как минимум из 200 000 динамических спектров, извлеченных из излучений изолированных звезд и звездных систем с планетами.
Среди обнаруженных сигналов есть следы мощных звездных вспышек, аналогичных корональным выбросам массы на Солнце. Однако наиболее захватывающими являются те, что демонстрируют характерные черты взаимодействия между магнитными полями звезды и вращающейся вокруг нее планеты. Этот механизм напоминает процесс, порождающий полярные сияния на Юпитере, когда его магнитосфера взаимодействует с частицами солнечного ветра.
Ученые полагают, что зафиксированные радиовсплески могут быть первыми прямыми свидетельствами экзопланетарных полярных сияний — свечения атмосфер далеких миров в мощном магнитном поле их звезд. Особенно показательными оказались данные о системе звезды GJ 687. Анализ и моделирование сигналов от нее позволяют предположить, что их источником является планета размером с Нептун, GJ 687 b, возмущающая магнитное поле своей звезды. Этот факт открывает редчайшую возможность косвенно измерить силу магнитного поля самой экзопланеты.
Значение этого открытия трудно переоценить. Как подчеркивает Джейк Тернер, наличие магнитного щита — ключевой фактор в судьбе планеты. Оно защищает атмосферу от разрушительного звездного ветра, сохраняет воду и, в конечном счете, создает условия для потенциальной обитаемости.
«Экзопланеты с магнитным полем и без него формируются, ведут себя и эволюционируют совершенно по-разному. Поэтому существует большая необходимость понять, обладают ли планеты такими полями», — отмечает исследователь. Метод RIMS становится мощнейшим новым инструментом для решения этой задачи. Он уже доказал свою универсальность, будучи успешно примененным к французскому телескопу NenuFAR, где с его помощью была обнаружена еще одна вероятная планетарная вспышка. Это может стать лишь вторым в истории прямым обнаружением радиоизлучения от экзопланеты после предыдущей находки Тернера в системе Тау Волопаса.
Таким образом, открытие и внедрение метода RIMS знаменуют собой начало новой эры в низкочастотной радиоастрономии. Он фактически превращает любую существующую и будущую сеть радиотелескопов в сверхчувствительный детектор переменных сигналов от близких звездных систем. В перспективе применение этой методики на новых наземных, космических и даже лунных телескопах обещает открыть тысячи новых радиосигналов. Это позволит перейти от единичных открытий к масштабному статистическому изучению звездной активности и звездно-планетных взаимодействий в нашей галактике, приближая нас к ответу на один из главных вопросов: насколько уникальна Земля со своим магнитным полем в Млечном Пути.