Телескоп «Хаббл» увидел, как звезда «терроризирует» свою планету

Звезда AU Микроскопа – молодой красный карлик спектрального класса M1: ему всего 23 миллиона лет (в 200 раз меньше, чем Солнцу). Это один из наших ближайших соседей во Вселенной: расстояние от Солнца до звезды составляет «всего» 32 световых года. Как и положено такой звезде, AU Микроскопа очень активна: в ее атмосфере постоянно происходят мощные вспышки, причина которых – сложное магнитное поле звезды.

Оно изменчиво из-за активных процессов, происходящих в звездной атмосфере: силовые линии магнитного поля переплетаются, запутываются и меняют свою топологию, то есть разрываются и соединяются снова, но уже в других комбинациях (этот процесс носит название магнитного пересоединения). Это приводит к вспышкам – взрывному выделению энергии в атмосфере звезды. Подобным образом объясняются и солнечные вспышки, но на AU Микроскопа они гораздо сильнее: во время наиболее мощных высвобождается в 100–1000 раз больше энергии, чем при солнечных.

Начиная с 2020 года были открыты 3 планеты, обращающиеся вокруг AU Микроскопа; предполагается существование и четвертой. Ближе всего к звезде находится AU Микроскопа b – планета, напоминающая Нептун по массе и размерам. Радиус ее орбиты – 10 миллионов км (в 15 раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца), а период обращения – всего 8,5 земных дней. Столь близкое соседство со звездой доставляет планете определенные «неприятности»: мощные вспышки на звезде разогревают газовую оболочку планеты, что приводит к заметным выбросам содержащегося в атмосфере водорода за ее пределы. Потеря газов планетной атмосферой называется диссипацией: это распространенное явление, которому подвержена в том числе и земная атмосфера, однако описанный механизм диссипации является довольно экзотическим.

Как же удалось это установить? Непосредственное наблюдение планеты невозможно: ее угловой размер в 3000 раз меньше разрешающей способности «Хаббла». Тем не менее, некоторую информацию можно получить из косвенных измерений: когда планета проходит между звездой и наблюдателем (в астрономии это называется транзитом), звезда частично затемняется, вследствие чего ее видимая яркость уменьшается. По периодическим уменьшениям яркости можно определить период обращения планеты. А вот выбросы из атмосферы, наоборот, увеличивают яркость, поскольку создают перед планетой большое водородное облако.

Больше всего ученых удивили не сами эти выбросы, а изменчивость поведения звезды: ведь во время транзита, наблюдавшегося «Хабблом» полтора года назад, выбросов водорода замечено не было. «Мы никогда не наблюдали столь стремительного перехода – от отсутствия видимой диссипации атмосферы к очень заметной диссипации за столь короткий период», – сказала астроном Кейли Рокклифф из Дартмутского колледжа в Ганновере, штат Нью-Гэмпшир.

Впрочем, возможно, что водород выделяется все время, просто в некоторых случаях он ионизируется до такой степени, что становится невидимым. Предлагается и другое объяснение: звездный ветер, то есть поток газов, истекающих из атмосферы AU Микроскопа, иногда направляет облако водорода так, что его не видно с Земли.

Ученые собираются продолжить исследования AU Микроскопа и ее планет: новые наблюдения помогут лучше понять физику звезд, уточнить модели диссипации планетных атмосфер и, возможно, ответить на вопрос, останется ли что-нибудь от планетной атмосферы к тому моменту, когда AU Микроскопа снизит свою активность. Этот вопрос, в свою очередь, тесно связан с другим: пригодны ли для зарождения жизни планеты, находящиеся в подобных условиях?