«Хаббл» впервые нашел магнитосферу у экзопланеты

Космический телескоп «Хаббл» впервые нашел прямые доказательства наличия магнитосферы у экзопланеты, отслеживая распределение вокруг нее ионов углерода и водорода. Оказалось, что теплый нептун HAT-P-11b обладает плазмосферой и протяженным хвостом магнитосферы, а напряженность экваториального магнитного поля оценивается в 1–5 гаусс. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Несмотря на то, что на сегодняшний день известно несколько тысяч экзопланет, долгое время не было возможно напрямую исследовать свойства их магнитосфер. Предполагается, что на наличие у планеты магнитосферы может указывать исходящее от нее радиоизлучение определенного характера, модуляция излучения звездной хромосферы в линии Ca II (в случае горячих юпитеров) или необычные особенности транзитов экзопланеты по диску своей звезды. В частности, ионизированный газ может удерживаться в плазмосфере планеты (внутренней области магнитосферы) и хвосте магнитосферы и изменять длительность транзита. Однако до сих пор все случаи наблюдений не могли быть интерпретированы однозначно.

Группа астрономов во главе с Лотфи Бен-Яффелем (Lotfi Ben-Jaffel) из Института астрофизики в Париже сообщила о первом случае прямого обнаружения магнитосферы у экзопланеты. Целью наблюдений стал теплый нептун HAT-P-11b, массой 0,08 массы Юпитера, расположенный в 123 световых годах от Земли в системе оранжевого карлика. Наблюдения за ним вел в ультрафиолетовом диапазоне космический телескоп «Хаббл» при помощи спектрографов STIS и COS, всего было шесть случаев наблюдений транзитов экзопланеты по диску своей звезды в 2016-2017 годах.

Ученые отслеживали распределение нейтральных водорода и кислорода, а также однократно ионизированного углерода вблизи экзопланеты, а затем по данным наблюдений построили трехмерные модели магнитосферы. Оказалось, что атмосфера HAT-P-11b должна обладать металличностью в шесть раз больше солнечной, а не в 56, как это было определено в ходе более ранних исследований. Кроме того, исследователи установили, что экзопланета окружена плазмосферой и обладает протяженным хвостом магнитосферы, удерживающим ионы и простирающимся на 1,8–3,1 астрономических единиц. 

Напряженность экваториального магнитного поля HAT-P-11b оценивается в 1–5 гаусс. Для сравнения, напряженность магнитного поля Земли составляет 0,25—0,65 гаусс. Такие свойства HAT-P-11b делают планету больше похожей на газовый гигант типа Юпитера, а не на нептуноподобную планету. Ученые намерены расширить моделирование на недра планеты вплоть до ядра, чтобы включить модели динамо-процессов, вызванных конвекцией, а также провести наблюдения за другими ионами в магнитосфере HAT-P-11b.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые открыли объект планетарного масштаба при помощи радиотелескопа и, возможно, впервые зафиксировали радиоизлучение от экзопланеты. 

Александр Войтюк