Необычный магнетизм звезд меняет наше понимание астрофизики и поиска жизни в космосе

Астрономы обнаружили доказательства того, что некоторые звезды обладают неожиданно сильными поверхностными магнитными полями, и это открытие ставит под сомнение существующие модели их эволюции. 

У звезд, подобных нашему Солнцу, поверхностный магнетизм связан со звездным вращением — процессом, похожим на работу ручного фонарика. Сильные магнитные поля наблюдаются в сердцах магнитных областей солнечных пятен и являются причиной различных явлений космической погоды. До сих пор считалось, что маломассивные звезды — небесные тела с меньшей массой, чем наше Солнце, которые могут вращаться как очень быстро, так и относительно медленно, — демонстрируют очень низкий уровень магнитной активности, что позволяло считать их идеальными звездами-хозяевами для потенциально пригодных для жизни планет.

В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале The Astrophysical Journal Letters, ученые из Университета штата Огайо утверждают, что новый внутренний механизм, называемый расцеплением ядра и оболочки (когда поверхность и ядро звезды начинают вращаться с одинаковой скоростью, а затем расходятся), может быть ответственен за усиление магнитных полей холодных звезд, что может усилить их излучение на миллиарды лет и повлиять на обитаемость близлежащих экзопланет.

Исследование стало возможным благодаря методике, которую Лира Цао (Lyra Cao), ведущий автор исследования и аспирант астрономического факультета Университета штата Огайо, и ее соавтор Марк Пинсонно (Marc Pinsonneault), профессор астрономии Университета штата Огайо, разработали в начале этого года для проведения измерений звездных пятен и магнитных полей и определения их характеристик.

Несмотря на то, что звезды малой массы являются наиболее распространенными звездами в Млечном Пути и часто являются хозяевами экзопланет, ученые знают о них сравнительно мало, — говорит Цао.

В течение десятилетий считалось, что физические процессы, происходящие в звездах меньшей массы, повторяют процессы, происходящие в звездах солнечного типа. Поскольку звезды по мере вращения постепенно теряют угловой момент, астрономы могут использовать звездное вращение в качестве прибора для понимания природы физических процессов звезды, а также ее взаимодействия со своими спутниками и окружающей средой. Однако бывают моменты, когда часы звездного вращения словно останавливаются на месте.

Используя открытые данные Слоановского цифрового обзора неба для изучения выборки из 136 звезд в M44 — звездном скоплении, известном также как Praesepe, или скопление Улей, — команда обнаружила, что магнитные поля маломассивных звезд в этом регионе оказываются гораздо сильнее, чем это можно объяснить с помощью существующих моделей.

Хотя предыдущие исследования показали, что в скоплении «Улей» находится множество звезд, которые не поддаются современным теориям вращательной эволюции, одним из самых интересных открытий команды Цао стало определение того, что магнитные поля этих звезд могут быть столь же необычными — гораздо сильнее, чем предсказывают современные модели.

Увидеть связь между магнитным усилением и вращательными аномалиями было невероятно интересно, — говорит Цао.

Это указывает на то, что здесь может быть задействована интересная физика». Команда также предположила, что процесс синхронизации ядра звезды и ее оболочки может вызывать магнетизм, обнаруженный в этих звездах, который имеет совершенно иное происхождение, чем тот, который наблюдается на Солнце.

Мы находим доказательства того, что магнетизм этих звезд обусловлен динамо-машиной другого типа. Эта работа показывает, что звездная физика может иметь удивительные последствия для других областей.

Согласно результатам исследования, эти выводы имеют важные последствия для нашего понимания астрофизики, в частности, для поиска жизни на других планетах.

Звезды, испытывающие усиленный магнетизм, скорее всего, будут обстреливать свои планеты высокоэнергетическим излучением, — заявила Цао.

По прогнозам, этот эффект у некоторых звезд будет длиться миллиарды лет, поэтому важно понять, как он может повлиять на наши представления о пригодности планет для жизни.

Однако эти результаты не должны ставить крест на поисках внепланетного существования. При дальнейших исследованиях открытие команды может помочь понять, где искать планетарные системы, способные приютить жизнь. Но и здесь, на Земле, Као считает, что открытия ее команды могут привести к созданию более совершенных симуляторов и теоретических моделей звездной эволюции.

Следующее, что необходимо сделать, — это проверить, что усиление магнетизма происходит в гораздо больших масштабах, — заключила Цао.

Если мы сможем понять, что происходит в недрах этих звезд, когда они испытывают усиленный сдвигом магнетизм, это приведет науку в новое русло.

17.07.2023