Взаимодействие звезды и планеты обычно одностороннее. Звезда мощно влияет на свою планету: гравитация искажает орбиту и синхронизирует вращение, излучение разогревает и выдувает атмосферу, а магнитное поле пронизывает всё пространство вокруг. Влияние планеты на звезду обычно считается ничтожным.
Однако международная группа астрономов нашла доказательства обратного. Объектом их изучения стала система красного карлика GJ 436, расположенного примерно в 30 световых годах от Земли. Его масса составляет около половины массы Солнца. Вокруг него обращается единственная известная планета размером с Нептун и массой в четыре раза больше земной. Период ее обращения — всего 2,6 земных суток, то есть планета находится чрезвычайно близко к своей звезде.
Исследователи из Института астрофизики Андалусии в Испании совместно с коллегами из других стран проанализировали 18 лет высокоразрешающих спектроскопических наблюдений звезды, отслеживая эмиссионные линии водорода и кальция в ее внешней атмосфере. Эти сигнатуры чувствительны к магнитной активности звезды, поэтому служат надежным индикатором ее состояния. Они обнаружили необычную закономерность: периодические колебания интенсивности этих сигналов совпадали с орбитальным периодом планеты. Это явный признак того, что планета каким-то образом запускает ритмический отклик в звезде.
При этом сигнал проявлялся не всегда. Во время периодов высокой звездной активности он «тонул» в общем фоне, а в периоды очень низкой активности фоновых процессов было слишком мало, чтобы планета могла на них повлиять. Но при промежуточных уровнях активности отчетливо проявлялась периодическая структура, связанная с планетой.
Чтобы объяснить эту картину, команда смоделировала физическую связь между магнитными полями планеты и звезды. Результаты показали, что силовые линии полей соединяются, образуя своего рода «магнитную магистраль», по которой энергия передается от планеты в верхние слои атмосферы звезды. Эта модель, учитывающая вращение звезды и наклонную эллиптическую орбиту планеты, воспроизвела наблюдаемые данные. Анализ показал, что магнитное поле планеты должно быть сравнимо по силе с полем Юпитера.
Это открытие открывает новую страницу в изучении экзопланет. В сотнях систем уже найдены крупные планеты на тесных орбитах. Систематический анализ активности их звезд может выявить аналогичные магнитные сигнатуры. А это, в свою очередь, дает астрономам практический метод, с помощью которого можно измерить магнитные поля экзопланет — величина, которая до сих пор была недоступна прямым измерениям. В перспективе ученые смогут узнать больше о поведении их атмосфер, внутреннем строении и долгосрочной эволюции на масштабах в миллиарды лет.
Исследование опубликовано в научном журнале Science.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии мощнейших магнитных полей на экзопланетах.
