Блог

Jul 06, 2023

Впервые за пределами Солнечной системы обнаружены радиационные пояса

Чак Картер, Мелоди Као, Фонд Хейсинг-Саймонс Подписываясь, вы соглашаетесь

Чак Картер, Мелоди Као, Фонд Хейсинг-Саймонс

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Астрономы впервые обнаружили доказательства существования радиационного пояса за пределами нашей Солнечной системы.

Радиационные пояса были обнаружены вокруг LSR J1835+3259, ультрахолодного карлика (звезды малой массы), расположенного на расстоянии 18 световых лет от Земли.

Изображения с высоким разрешением, полученные с помощью большого количества радиоантенн, выявили «постоянное, интенсивное радиоизлучение» от этого звездного объекта.

На изображениях было обнаружено облако высокоэнергетических частиц, захваченных магнитным полем объекта.

«На самом деле мы создаем изображение магнитосферы нашей цели, наблюдая за радиоизлучающей плазмой — ее радиационным поясом — в магнитосфере. Этого никогда раньше не делалось для чего-то размером с газовую планету-гигант за пределами нашей солнечной системы», — сказала Мелоди. Као, научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Крус и первый автор этого исследования, в официальном заявлении.

Магнитосфера — это область с преобладанием магнитного поля, окружающая небесный объект, в которой задерживаются заряженные частицы.

На нашей планете также есть гигантские облака радиационных поясов, имеющие форму пончика, называемые поясами Ван Аллена, которые улавливают частицы высокой энергии, исходящие от Солнца. Другие крупные планеты нашей солнечной системы, такие как газовый гигант Юпитер, также имеют радиационные пояса, которые захватывают энергичные электроны, испускаемые вулканической луной Ио.

Недавно идентифицированные радиационные пояса похожи на радиационные пояса Юпитера. При сравнении пояса этого объекта «в 10 миллионов раз ярче», чем пояса Юпитера.

Согласно исследованию, ультрахолодный карлик находится на границе между маломассивными звездами и массивными коричневыми карликами.

Понимание радиационных поясов часто может дать представление о форме магнитного поля и внутренней структуре космического объекта.

Например, недра Земли достаточно горячие, чтобы иметь электропроводящие жидкости, которые способствуют созданию сильного магнитного поля, тем самым поддерживая жизнь на планете.

В случае Юпитера жидкий металлический водород генерирует магнитное поле. По мнению Као, металлический водород внутри коричневых карликов может приводить к генерации магнитных полей.

Однако команде было сложно определить силу и форму магнитных полей в этом изучаемом объекте. Эти два фактора имеют решающее значение в определении обитаемости планеты.

«Это важный первый шаг в поиске еще большего количества таких объектов и оттачивании наших навыков поиска все меньших и меньших магнитосфер, что в конечном итоге позволит нам изучать потенциально обитаемые планеты размером с Землю», — сказала соавтор Евгения Школьник из штата Аризона. Университет, который много лет занимается изучением магнитных полей.

Этот небесный объект был тщательно исследован с помощью сети из 39 радиотарелок, простирающейся от Гавайев до Германии, действующей как один большой радиотелескоп.

Сеть радиотарелок координируется NRAO в США и радиотелескопом Эффельсберг, которым управляет Институт радиоастрономии Макса Планка в Германии.

Результаты были опубликованы в журнале Nature.

Аннотация исследования:

Радиационные пояса присутствуют во всех крупномасштабных планетарных магнитосферах Солнечной системы: Земле, Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне1. Эти постоянные экваториальные зоны релятивистских частиц с энергией до десятков МэВ могут простираться более чем в 10 раз больше радиуса планеты, испускать постепенно меняющееся радиоизлучение2–4 и влиять на химический состав поверхности близких спутников5. Недавние наблюдения показывают, что звезды с очень малой массой и коричневые карлики, известные под общим названием ультрахолодные карлики, могут производить радиоизлучение, подобное планетарному, например, периодические вспышки полярных сияний6–8 из крупномасштабных магнитосферных токов9–11. Они также демонстрируют медленно меняющееся спокойное радиоизлучение7,12,13, которое, как предполагается, отражает низкоуровневые корональные вспышки14,15, несмотря на отклонение от эмпирических соотношений многоволновых вспышек8,15. Здесь мы представляем изображения ультрахолодного карлика LSR J1835+3259 с высоким разрешением на частоте 8,4 ГГц, демонстрирующие, что его спокойное радиоизлучение пространственно разрешено и прослеживает двухлепестковую и осесимметричную структуру, аналогичную по морфологии радиационным поясам Юпитера. Две доли разделяют до 18 ультрахолодных карликовых радиусов, которые стабильно присутствуют в трех наблюдениях, продолжающихся более одного года. Для плазмы, удерживаемой магнитным диполем LSR J1835+3259, мы оцениваем энергию электронов в 15 МэВ, соответствующую радиационным поясам Юпитера4. Наши результаты подтверждают недавние предсказания о радиационных поясах на обоих концах последовательности звездных масс8,16–19 и поддерживают более широкое переосмысление вращающихся магнитных диполей в производстве нетеплового покоя радиоизлучения от коричневых карликов7, полностью конвективных M-карликов20 и массивных звезд18. ,21