Гигантская экзопланета может оказывать магнитное влияние на свою звезду

Международная исследовательская группа обнаружила убедительные признаки того, что взаимодействие между звёздами и их планетами может быть двусторонним. Если ранее считалось, что именно звезда оказывает доминирующее влияние на планеты через гравитацию, излучение и магнитные поля, то новое исследование показывает, что массивная экзопланета, находящаяся на очень близкой орбите, может оказывать измеримое воздействие на свою звезду.

Традиционно звёздно-планетные системы рассматривались как система с односторонним влиянием. Звезда способна изменять орбиты планет, растягивать их траектории и синхронизировать вращение с орбитальным движением. Излучение звезды постепенно разрушает атмосферу планет, особенно легкие газы, а мощные магнитные поля звезды доминируют в окружающем пространстве, практически подавляя любое обратное влияние со стороны планет.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science, сосредоточилось на красном карлике GJ 436, расположенном примерно в 30 световых годах от Земли и обладающем массой около половины массы Солнца. В этой системе известна только одна планета, по размерам близкая к Нептуну и примерно в четыре раза массивнее Земли. Она совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 2,6 дня, находясь чрезвычайно близко к ней.

Для анализа исследователи использовали 18 лет высокоточных спектроскопических наблюдений звезды. Они изучали эмиссионные линии водорода и кальция в верхних слоях звёздной атмосферы, поскольку эти сигналы чувствительны к магнитной активности и позволяют отслеживать изменения магнитной среды звезды с высокой точностью.

В данных были обнаружены периодические колебания, совпадающие с орбитальным периодом планеты. Это указывает на то, что планета может вызывать регулярный отклик в активности звезды. Однако этот эффект проявлялся не всегда: при высокой активности звезды сигнал оказывался скрыт на фоне сильных возмущений, а при очень низкой активности его невозможно было усилить из-за недостатка базового уровня сигнала. Наиболее чётко закономерность проявлялась при промежуточной активности звезды.

Чтобы объяснить наблюдаемое явление, учёные предложили модель магнитной связи между звездой и планетой. Согласно этой модели, линии магнитного поля планеты и звезды могут соединяться, образуя канал, по которому энергия передаётся в верхние слои звёздной атмосферы. С учётом вращения звезды и наклонной, эксцентричной орбиты планеты модель смогла воспроизвести наблюдаемые данные и оценить магнитное поле планеты как сопоставимое с магнитным полем Юпитера.

Авторы работы отмечают, что результаты открывают возможность существования ранее не наблюдавшегося типа взаимодействия между экзопланетами и их звёздами. В галактике известно множество систем, где крупные планеты находятся на очень близких орбитах, и систематическое изучение активности их звёзд может выявить аналогичные магнитные сигнатуры. В перспективе это может стать практическим способом измерения магнитных полей экзопланет, которые до сих пор оставались практически недоступными для прямого наблюдения. Это, в свою очередь, позволит лучше понять эволюцию атмосфер планет, их внутреннее строение и долгосрочное развитие в масштабах миллиардов лет.