Ученые нашли на поверхности коричневого карлика магнитное поле

Международная группа ученых впервые зарегистрировала магнитные возмущения на поверхности коричневого карлика LSR J1835+3259, которые свидетельствуют о наличии на нем мощного магнитного поля около 5 килогауссов. Наличие такого сильного магнитного поля делает коричневые карлики ближе по своим свойствам к звездам, чем к планетам. Препринт статьи доступен на arXiv.org.

Коричневые карлики — особый класс субзвездных образований, которые занимают промежуточное положение между маленькими тусклыми звездами и планетами-гигантами. Масса коричневого карлика составляет от 1,2 до 7,5 процента от массы Солнца и как минимум в 13 раз больше массы Юпитера. В ядре коричневых карликов происходят термоядерные реакции, но не происходит реакции превращения водорода в гелий. В результате коричневые карлики излучают в инфракрасной, видимой и иногда рентгеновской областях, но только за счет термоядерных реакций с участием дейтерия, гравитационного сжатия и остывания.

В своем новом исследовании международный коллектив астрофизиков использовал излучение коричневого карлика LSR J1835+3259 класса M8.5 для описания его магнитного поля. Это довольно молодое образование возрастом около 22 миллионов лет с массой, которая примерно в 55 раз превышает массу Юпитера, и температурой около 2800 кельвинов.

Спектрополяриметр на  телескопе в обсерватории Кека зарегистрировал 22 и 23 августа 2012 года поляризованное излучение коричневого карлика в инфракрасной и видимой областях спектра. Анализ поляризации сигнала показал, что она вызвана зеемановским расщеплением и однозначно свидетельствует о мощном магнитом возмущении на поверхности LSR J1835+3259. Используя модели атмосферы коричневых карликов, ученые оценили величину его магнитного поля, которая составила около 5 килогауссов. Это примерно в три раза больше, чем в устойчивых областях солнечной атмосферы, и близко к величинам в ее активных зонах. При этом во время магнитного возмущения такое поле было характерно для как минимум 11 процентов видимой стороны коричневого карлика.

Измеренную магнитную активность на поверхности коричневого карлика исследователи связывают с его небольшим возрастом и возможным взаимодействием с аккреционным диском.

Интересно, что мощное магнитное возмущение быстро прекратилось, но вскоре после этого было зарегистрировано новое — уже на другом участке карлика. Ученые отмечают, что это первый случай, когда удалось измерить нетепловые всплески на поверхности коричневого карлика. Наличие таких мощных магнитных возмущений предполагает наличие у сравнительно молодых коричневых карликов остаточного диска, что делает их по своим свойствам значительно ближе к малым звездам, чем планетам-гигантам. 

С одной стороны, полученные данные хорошо согласуются с наблюдением на коричневых карликах процессов, аналогичных полярным сияниям на Земле, для которых наличие магнитного поля необходимо. С другой же — приводит к появлению новых вопросов: в частности, непонятна такая быстрая динамика появления и затухания магнитных возмущений.

Возможно, зарегистрированные сейчас магнитные возмущения на поверхности помогут объяснить зафиксированные ранее аномальные по мощности вспышки на поверхности коричневых карликов, природа которых оставалась неизвестной.

Александр Дубов