Магнитное сердцебие молодого солнца: как пульсирует звезда Йота Часов

Ученые из Потсдамского института астрофизики имени Лейбница в рамках кампании «Far Beyond the Sun» (далеко за пределами Солнца) представили детальное исследование магнитной активности звезды Iota Horologii (I Hor), расположенной в южном созвездии Часы на расстоянии около 56 световых лет от Земли. Эта звезда — желтый карлик, возраст которого оценивается в 600 миллионов лет, является молодым и активным аналогом Солнца, что позволяет изучать ранние этапы эволюции солнцеподобных звезд. Результаты почти трехлетних высокоточных наблюдений, опубликованные в статье на сервере препринтов arXiv, раскрывают фундаментальные особенности генерации и трансформации магнитных полей у звезд солнечного типа.

Основу исследования составили данные, собранные с помощью поляриметра HARPS, установленного на 3.6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силья в Чили. В течение шести сезонов наблюдений было получено 199 спектрополяриметрических измерений. Применение метода зеемановской допплеровской визуализации позволило преобразовать эти данные в серию из 18 карт крупномасштабного магнитного поля звезды, охватывающих примерно 140 ее полных оборотов. Эти карты наглядно демонстрируют динамику магнитных образований — их появление, исчезновение и смену полярности, что отражает глубинные динамо-процессы в недрах звезды.

Ключевым открытием стало обнаружение у Йоты Часов полного магнитного цикла продолжительностью около 773 дней, что эквивалентно 22-летнему циклу Солнца (цикл Хейла), но протекает более чем в восемь раз быстрее. В течение этого цикла северный и южный магнитные полюса звезды последовательно меняются местами, демонстрируя ритмичную пульсацию, характерную для магнитного сердцебиения звезды. Высокая скорость вращения и интенсивная магнитная активность молодой звезды напрямую влияют на сокращение длительности цикла по сравнению с Солнцем.

Особый интерес представляет построение первых для звезды солнечного типа за пределами нашей системы так называемых диаграмм магнитной бабочки, которые визуализируют широтную миграцию магнитных полей в течение цикла. Усредняя напряженность магнитного поля по широтам для каждой эпохи наблюдений, ученые получили для Йоты Часов диаграммы, аналогичные солнечным. Они показывают, как магнитные области звезды мигрируют по направлению к полюсам и экватору в течение каждого цикла, формируя характерный рисунок, напоминающий крылья бабочки.

На основе этих диаграмм исследователи впервые измерили скорость крупномасштабных потоков на поверхности звезды, отличной от Солнца. Оказалось, что радиальные компоненты магнитного поля движутся к полярным регионам со скоростью от 15 до 78 метров в секунду, что сопоставимо со скоростью высокоскоростного поезда, в то время как тороидальные компоненты дрейфуют к экватору со скоростью от 9 до 19 метров в секунду, аналогичной средней скорости автомобиля. Эти значения значительно превышают скорости соответствующих потоков на Солнце, что подчеркивает более динамичный характер магнитной гидродинамики молодой звезды.

По словам Хулиана Альварадо Гомеса, ведущего исследователя проекта, полученные результаты представляют собой важный этап в понимании магнитных динамо — механизмов, управляющих активностью звезд и Солнца. Сравнение быстрого цикла Йоты Часов с более медленным ритмом Солнца позволяет глубже изучить влияние таких факторов, как скорость вращения и возраст, на магнитную эволюцию звезд.

Кроме того, магнитная активность непосредственно определяет характеристики звездных ветров, вспышек и высокоэнергетического излучения, которые формируют условия вокруг планет. Наличие как минимум одной известной экзопланеты (газовый гигант Йота Часов b) в системе Йоты Часов делает это исследование особенно ценным для оценки потенциальной обитаемости миров у молодых солнцеподобных звезд.