Радиоголос β Живописца b: астрономы впервые обнаружили радиоизлучение от экзопланеты

Группа астрономов под руководством К. Н. Ортис Себальос из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики обнаружила радиоизлучение от экзопланеты β Живописца b с помощью радиотелескопа MeerKAT. Это первое прямое обнаружение радиоизлучения, которое удалось однозначно связать с планетой за пределами Солнечной системы, а не с ее звездой. Работа опубликована в виде препринта и представляет собой важный шаг в изучении магнитных полей экзопланет.

Магнитные поля планет это невидимые щиты, которые защищают атмосферы от звездного ветра, управляют полярными сияниями и рассказывают о том, что происходит в недрах планеты. Но если у планет Солнечной системы мы можем измерять эти поля с помощью космических аппаратов, то для планет у других звезд такие измерения до сих пор оставались невозможными. Астрономы давно искали способ заглянуть в магнитосферу далекого мира, и теперь им впервые это удалось.

В центре внимания исследователей оказалась система β Живописца, молодая звезда возрастом около 23 миллионов лет, расположенная всего в 19,6 парсеках от нас (~63 св. лет). Вокруг нее вращается несколько гигантских планет, и самая массивная из них, β Живописца b, имеет массу около 12 масс Юпитера (супер-Юпитер) и находится на расстоянии примерно 10 астрономических единиц от звезды. Эта планета уже хорошо изучена: ее сфотографировали напрямую, измерили массу по орбитальному движению и даже определили период вращения — около 8–9 часов. Но главное, что привлекло астрономов, это ее сходство с коричневыми карликами, у которых иногда наблюдается мощное радиоизлучение.

Наблюдения проводились на радиоинтерферометре MeerKAT в Южной Африке в четыре сеанса в 2025 и 2026 годах. Ученые работали в L-диапазоне (0,8–1,7 ГГц) и S-диапазоне (1,7–3,5 ГГц). В каждом сеансе они видели источник радиоизлучения в том месте, где должна находиться система β Живописца. Но ключевой вопрос состоял в том, принадлежит ли это излучение планете или самой звезде. Чтобы ответить на него, исследователи применили точную астрометрию: они привязали радиоизображение к небесной системе координат с помощью девяти квазаров и одного калибратора VLBI, а затем сравнили положение источника с известными положениями звезды и планет.

Оказалось, что радиоизлучение совпадает с положением планеты β Живописца b с вероятностью, практически равной единице, и решительно исключает звезду и планету c. Разница со звездой составила 4,4 стандартного отклонения, а с планетой c — 4,8. Это означает, что источник находится именно на планете b, а не на звезде.

Что же представляет собой это излучение? Ученые зафиксировали быстрые, повторяющиеся вспышки с высокой круговой поляризацией — от 40 до 70 процентов, а также более слабое постоянное излучение между вспышками. Такие характеристики указывают на электронно-циклотронное мазерное излучение, процесс, при котором электроны, ускоренные вдоль магнитных линий, испускают когерентное радиоизлучение. Этот механизм работает в магнитосферах Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а также у некоторых коричневых карликов.

Частота этого излучения напрямую связана с напряженностью магнитного поля в месте испускания. Наблюдения показали, что излучение присутствует вплоть до 3,5 ГГц — верхней границы S-диапазона. Это означает, что магнитное поле на планете составляет не менее 1,25 килогаусса. Для сравнения: магнитное поле Юпитера примерно в 20 раз слабее, а земное в тысячи раз (0,5 гаусса). Это первое прямое измерение напряженности магнитного поля экзопланеты.

Полученная оценка магнитного поля хорошо совпадает с тем, что теоретики предсказывали для молодых массивных гигантских планет. Скорее всего, радиоизлучение возникает из-за взаимодействия между магнитосферой планеты и ее верхней атмосферой. Планета быстро вращается, и ее магнитное поле увлекает за собой заряженные частицы. Но на больших расстояниях это вращение уже не может поддерживаться, возникает сдвиг, который порождает электрические токи. Эти токи разгоняют электроны, и те испускают радиоизлучение. У β Живописца b есть два необходимых условия для такого процесса: быстрое вращение с периодом около 8–9 часов и сильное магнитное поле. А заряженные частицы, скорее всего, попадают в магнитосферу из верхних слоев атмосферы самой планеты или из газа, оставшегося вокруг звезды.

Любопытно, что интервал между первой и третьей вспышками в L-диапазоне составил около 8 часов, что близко к периоду вращения планеты. Это может быть признаком модуляции, связанной с вращением, что ожидается в сценарии магнитосферно-ионосферного взаимодействия.

Ученые также обратили внимание на ранее зарегистрированное слабое рентгеновское излучение от системы β Живописца, которое приписывали звезде. Если радиоизлучение исходит от планеты, то рентгеновское излучение может также исходить от нее, что помещает β Живописца b в область радио-рентгеновской корреляции, характерную для коричневых карликов.

В итоге впервые в истории астрономии радиоизлучение удалось однозначно локализовать на экзопланете, а не на ее звезде. Это открыло новый способ измерения магнитных полей далеких миров. Для β Живописца b напряженность поля составляет не менее 1,25 килогаусса, что согласуется с теоретическими предсказаниями для молодых массивных планет-гигантов. В будущем усовершенствованные радиотелескопы позволят применить этот метод к другим напрямую сфотографированным экзопланетам, и мы сможем узнать, как устроены магнитосферы миров за пределами Солнечной системы.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях