Радиационный пояс впервые обнаружен за пределами Солнечной системы

Все планеты в нашей Солнечной системе с глобальными магнитными полями имеют радиационные пояса, области в форме пончика, ограниченные магнитными полями, где частицы захватываются и ускоряются, светясь в радиоизлучении. Все это говорит о том, что радиационные пояса также должны быть везде, где есть стабильное глобальное магнитное поле.

Однако обнаружение слабого излучения внесолнечного радиационного пояса является сложной задачей, поскольку это тусклое свечение радиационного пояса трудно разрешить. Но сложное не означает невозможное: впервые астрономы сфотографировали радиационный пояс, обернутый вокруг внесолнечного объекта. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Этот объект представляет собой красный карлик с очень малой массой по имени LSR J1835+3259, диаметр которого чуть больше Юпитера, его масса примерно в 77 раз превышает массу Юпитера, и он находится на расстоянии около 20 световых лет от нас.

«На самом деле мы визуализируем магнитосферу нашей цели, наблюдая за радиоизлучающей плазмой — ее радиационным поясом — в магнитосфере. Такого никогда раньше не делали для чего-то размером с планету газового гиганта за пределами нашей Солнечной системы», — сказал астроном Мелоди Као из Калифорнийского университета.

На Земле есть пояса Ван Аллена, заполненные частицами солнечного ветра. Уран, Нептун, Меркурий и Сатурн имеют радиационные пояса.

Огромные радиационные пояса Юпитера в основном снабжаются вулканическим спутником Ио, который извергает огромные сгустки вулканического материала. Даже спутник Юпитера Ганимед — единственный спутник Солнечной системы с собственным магнитным полем — имеет своего рода радиационный пояс.

И хотя радиационные пояса и ограничивающие их магнитные поля не были обнаружены у внесолнечных объектов, мы видели признаки их присутствия.

Звезды с малой массой и коричневые карлики проявляют активность, аналогичную полярным сияниям в Солнечной системе. Полярные сияния, наблюдаемые на нескольких планетах, возникают, когда ускоренные заряженные частицы направляются вдоль силовых линий магнитного поля, чтобы попасть в атмосферу планеты и взаимодействовать с частицами в ней.

Обнаружив признаки этой авроральной активности (таким образом, предполагая наличие глобального магнитного поля), LSR J1835+3259 представлял собой идеальное место для тщательного поиска радиационных поясов.

Используя сеть из 39 радиотелескопов по всему земному шару, чтобы эффективно создать радиотелескоп размером с Землю, Као и ее коллеги провели наблюдения за звездой, внимательно изучая пространство вокруг нее, где должен был появиться радиационный пояс, если смотреть сбоку, как два радиоизлучающих лепестка.

И действительно, изображения показали двухлепестковую структуру вокруг звезды, испускающую слабые радиоволны, подобные лепесткам радиационного пояса Юпитера. Однако, поскольку звезда находится намного дальше, чем Юпитер, ее радиолепестки гораздо ярче, примерно в 10 миллионов раз ярче, чем у Юпитера.

И наблюдаемое излучение относится к типу, который ранее наблюдался у маломассивных звезд и коричневых карликов, но приписывался вспышкам в звездной короне.

Эти результаты не только подтверждают, что такие объекты, как звезды, могут иметь радиационные пояса, но они также означают, что мы, возможно, уже видели радиационные пояса в других подобных объектах и не знали, на что смотрим.

«Теперь, когда мы установили, что этот особый вид стационарного низкоуровневого радиоизлучения прослеживает радиационные пояса в крупномасштабных магнитных полях этих объектов, когда мы видим такое излучение от коричневых карликов — и, в конечном итоге, от газового гигантские экзопланеты — мы можем с большей уверенностью сказать, что они, вероятно, имеют большое магнитное поле, даже если наш телескоп недостаточно велик, чтобы увидеть его форму», — говорит Као.

Это результат, который, как надеются астрономы, поможет искать потенциально обитаемые миры в будущем по мере совершенствования методов и инструментов. Это потому, что считается, что магнитное поле Земли необходимо для процветания жизни. Он отклоняет вредное солнечное излучение от поверхности, защищая атмосферу и уязвимые организмы, населяющие поверхность.

Инструменты, которые позволяют нам находить магнитные поля вокруг других миров, помогут нам найти планеты с такой же защитой.

До этого еще далеко, но это открытие ставит нас на правильный путь.