Впервые оценено магнитное поле экзопланеты

02.12.2014

В течение двух десятилетий, прошедших с момента открытия первой планеты за пределами Солнечной системы, астрономы нашли уже более 350 экзопланет и сделали большой шаг в их изучении. Двадцать лет назад большим событием было просто открытие новой экзопланеты, а сейчас астрофизики исследуют строение и химический состав их атмосфер, климат и другие характеристики. А в некоторых случаях могут даже наблюдать их луны.

Одной из важных характеристик планет является их магнитное поле. Оно влияет на поведение атмосферы планеты, поскольку защищает ее от разрушительного воздействия звездного ветра и взаимодействует с ионизированной ее частью - ионосферой и магнитосферой. Кроме того оно может влиять и на эволюцию самой планеты.

Прямые наблюдения магнитного поля экзопланет в настоящее время невозможны. Безуспешны пока и попытки обнаружить их радиоизлучение, которое также позволило бы оценить магнитное поле. Однако при изучении планеты HD 209458b с неофициальным названием Осирис за пределами ее магнитосферы было обнаружено облако горячего атомарного водорода, "испаряющегося" из атмосферы планеты под действием звезды.

Размер и форма водородной оболочки определяется взаимодействием между оттоком газа из планеты и входящих звездный ветер протонов, которые как бы сдувают это облако. Зная параметры водородного облака, с помощью определенной модели можно оценить параметры магнитосферы и, как следствие, параметры магнитного поля.

Метод такой оценки был предложен международным коллективом ученых, в который входят и российские физики, в настоящее время представляющие Институт космических исследований Австрийской академии наук, Кристина Кислякова (ранее сотрудник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского) и Максим Ходаченко (также сотрудник НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына, МГУ). С его помощью им удалось оценить величину магнитного момента планеты HD 209458b. Результаты исследований опубликованы в журнале Science.

Ученые смоделировали образование облака горячего водорода вокруг планеты и показали, что наблюдаемая конфигурация облака соответствует только одному определенному значению магнитного момента и параметров звездного ветра.
Чтобы сделать модель более точной, астрофизики учли большое количество факторов, определяющих взаимодействие между звездным ветром и атмосферой планеты: так называемую перезарядку между звездным ветром и нейтральными атмосферными частицам и их ионизацию, гравитационные эффекты, давление, радиационное ускорение, спектральное уширение линий.

Планета HD 209458b, открытая в 1999 году в 150 световых лет от Земли, входит в число нескольких наиболее изученных и интенсивно изучаемых экзопланет, поскольку это один из немногих известных объектов, которые можно увидеть, когда они проходят по диску звезды. При этом свет звезды приходит на Землю, пройдя сквозь атмосферу планеты, что и позволяет исследовать ее структуру и химический состав спектральными методами. Для наблюдений ученые использовали космический телескопа Хаббл.

Моделирование показало, что магнитосфера планеты относительно невелика, около 2,9 радиусов планеты, что соответствует магнитному моменту, составляющему лишь 10% от магнитного момента Юпитера. Это согласуется с предварительными оценками эффективности планетарного динамо для этой планеты.

Столь маленькое магнитное поле связано с тем, что экзопланета HD 209458b представляет собой типичный горячий Юпитер, то есть газовый гигант с массой порядка Юпитерианской, но расположенный значительно ближе к звезде. Так, рассматриваемая экзопланета находится на расстоянии менее 5 млн км от звезды, что в 100 раз ближе, чем Юпитер в Солнечной системе, и даже в 10 раз ближе, чем самая близкая к Солнцу планета Меркурий. Ее период обращения всего 3,5 дня, масса составляет 0,7 массы Юпитера, а радиус - 1,4 юпитерианского.

Поскольку орбита такой планеты очень близка к звезде, то она испытывает сильное гравитационное притяжение, тормозящее вращение планеты. Поскольку, в соответствии с теорией планетарного динамо, генерация магнитного поля связана с вращением ядер планет, медленное вращение планеты приводит к слабым магнитным полям.

Ученые полагают, что предложенный ими метод оценки магнитного поля может быть использован для всех планет, в том числе и похожих на Землю, если вокруг них существует высокоэнергетичная водородная оболочка. Стоит отметить, что около 15% экзопланет являются горячими Юпитерами.

<< Назад: Электрический барьер защитит купальщиков от акул 02.12.2014

>> Вперед: Интеграция детекторов дыма в компьютеры и мобильные устройства 01.12.2014

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Бактерии для космической горнодобывающей отрасли 12.11.2020 Эксперимент по биоминерации на международной космической станции демонстрирует извлечение редкоземельных элементов в условиях микрогравитации и гравитации Марса. Предполагается, что бактерии могут извлекать полезные материалы из горных пород на Марсе и Луне и открыть путь для новых технологий, которые помогут людям исследовать новые миры и основывать там поселения. Исследование основано на тестах, проведенных астронавтами на Международной космической станции, которые получили 18 шахтных устройств размером со спичечный коробок - так называемые реакторы биоразработки - отправленные исследователями из Эдинбургского университета на борту ракеты SpaceX, запущенной с мыса Канаверал во Флориде, США, в июле 2019 года. Небольшие кусочки базальта, камня, обычно встречающегося на естественном спутнике Земли и на Марсе, были загружены в каждое устройство и погружены в бактериальный раствор на три недели в условиях невесомости. Выводы команды показывают, что бактерии могут улучшить экстрагирование редкоземельных элементов из базальта в лунных и марсианских ландшафтах примерно на 400%. Эксперименты подтверждают научную и техническую осуществимость биологически усиленной добычи элементарных ресурсов в Солнечной системе. Хотя добывать эти элементы в космосе и доставлять их на Землю экономически нецелесообразно, космическая биодобыча потенциально может поддержать самоподдерживающееся присутствие человека в космосе. По словам Кокелла, эксперимент показывает, что можно построить роботизированные и обслуживаемые людьми шахты на Луне в районе Океана Бурь, где есть породы с повышенным содержанием редкоземельных элементов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025