Когда гигантская планета HIP 67522 b вращается вокруг своей звезды-хозяина, она провоцирует собственную гибель. Планета обращается вокруг звезды HIP 67522 — молодой звезды, немного большей, чем Солнце, — всего за 7 земных дней. Этой звезде всего 17 миллионов лет, она гораздо активнее нашего Солнца, регулярно вспыхивает и выбрасывает огромное количество энергии и звёздного материала.
Используя наблюдения с трёх телескопов, предназначенных для изучения экзопланет, учёные обнаружили, что эти вспышки происходят не в случайные моменты времени и не в случайных местах, как на нашем Солнце. Вместо этого они сконцентрированы в определённое время на орбите планеты, что позволяет предположить, что сама планета может провоцировать вспышки. Более того, вспышки направлены на планету, бомбардируя её почти в 6 раз большим количеством радиации, чем если бы вспышки происходили случайным образом.
«Мы хотим понять космическую погоду в этих системах, чтобы понять, как планеты развиваются с течением времени, сколько высокоэнергетической радиации они получают, сколько ветра на них воздействует, какие последствия это имеет для эволюции их атмосфер и, в конечном счёте, для возможности существования жизни», — сказала Екатерина Илин, ведущий исследователь открытия и астроном Нидерландского института радиоастрономии (ASTRON) в Двингелоо.
Магнитные взаимодействия
Космическая погода — обычное явление в нашей Солнечной системе. На относительно безопасном расстоянии Земли от Солнца космическая погода проявляется в виде полярных сияний и усиленного солнечного ветра, которые, тем не менее, могут нанести ущерб системам навигации и связи.
Но в системах экзопланет космическая погода может быть гораздо более смертоносной. У звёзд есть сильные магнитные поля, которые становятся ещё сильнее и более турбулентными, когда звёзды молоды. Линии магнитного поля звезды простираются от её поверхности, неся с собой сверхгорячую плазму. Линии поля регулярно скручиваются, запутываются и сворачиваются, пока в конце концов не возвращаются на место, высвобождая накопленную энергию и звёздный материал во вспышке или выбросе корональной массы (CME).
Астрономы наблюдали экзопланеты, вращающиеся так близко к своим звёздам, что их атмосферы или даже скалистые поверхности разрушаются под воздействием интенсивного звёздного излучения, ветров и вспышек. Но астрономы десятилетиями предполагали, что связь между звёздами и близкими планетами может быть двусторонней.
Согласно теории, некоторые планеты вращаются настолько близко к своей звезде, что находятся внутри её магнитной границы, так называемой субальфвеновской зоны. Такая планета с коротким периодом обращения могла бы накапливать магнитную энергию, как заводная игрушка, когда она вращается, и высвобождать её волнами вдоль линий магнитного поля звезды. Когда энергетические волны достигают поверхности звезды, они могут спровоцировать вспышку обратно к планете.
Идея родилась после того, как открытие первой экзопланеты — 51 Pegasi b — в 1995 году показало астрономам, что планеты могут вращаться очень близко к своим звёздам-хозяевам (орбита 51 Pegasi b составляет 4,23 дня). Илин сказала, что, хотя теория существует с начала 2000-х годов, потребовалось время, чтобы найти хотя бы одну экзопланету, которая могла бы соответствовать критериям, поскольку большинство планет, обнаруженных до сих пор, вращаются вокруг гораздо более старых звёзд с небольшим количеством вспышек и слабыми магнитными полями.
Слишком близко для комфорта
Илин и её коллеги изучили тысячи подтверждённых и потенциальных экзопланет, обнаруженных ныне неработающим космическим телескопом «Кеплер» и существующим спутником Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Они искали молодые, вспыхивающие звёзды с близкими гигантскими планетами — очень широкий поиск с сотнями результатов — и сузили его, ища планеты, которые могли бы вращаться в субальфвеновской зоне, и звёзды со странными временными интервалами вспышек.
«Это был настоящий выстрел в темноте», — сказала Илин.
После долгих и утомительных поисков команда остановилась на HIP 67522 и её двух планетах: планете HIP 67522 b с её 7-дневной орбитой и второй гигантской планете с 14-дневной орбитой. Вспышки звезды были сгруппированы вместе, но лишь незначительно в пределах значимости.
«Ожидалось, что у неё будет одно из самых сильных магнитных взаимодействий, основанное на том, насколько близко звезда находится к [внутренней] планете, насколько велика звезда, насколько велика планета, насколько она молода и насколько сильное магнитное поле мы ожидаем», — сказала Илин. Несмотря на незначительность, она подумала: «О, на самом деле, возможно, стоит взглянуть ещё раз».
Исследователи наблюдали за звездой с помощью спутника Европейского космического агентства Characterising Exoplanets Satellite (CHEOPS) в течение 5 лет. Они охарактеризовали 15 звёздных вспышек за этот период, что является типичным числом для звезды такого размера и возраста, но обнаружили, что вспышки сгруппированы вместе, когда ближайшая к звезде планета проходила между звездой и точкой обзора телескопа на Земле.
«Когда планета близка к прохождению транзита, количество вспышек увеличивается в 5 или 6 раз, и этого не должно происходить», — объяснила Илин. «Статистически, почти невозможно».
«Удивительно видеть сгруппированные вспышки, следующие за планетой, когда она вращается вокруг своей звезды», — сказала Евгения Школьник, астрофизик из Университета штата Аризона в Темпе, которая не участвовала в этом исследовании. Некоторые из прошлых работ Школьник были посвящены изучению повышенной звёздной активности на солнцеподобных звёздах с горячими юпитерами, но эти звёзды были намного старше и вспыхивали не так часто, как HIP 67522. «Логично, что может быть вызвано больше вспышек через тот же тип магнитных взаимодействий звезда-планета, которые мы наблюдали», — сказала она.
«Это делает её жизнь ещё хуже, усиливая это взаимодействие… и направляя все эти CME прямо в лицо планеты», — сказала Илин.
Подобно другим короткопериодическим гигантским планетам, HIP 67522 b, вероятно, теряла бы свою атмосферу из-за звёздного излучения независимо от того, насколько близко она вращается, поскольку её орбита действительно такова. Планета размером с Юпитер, но массой всего 5% от его массы. Но поскольку вспышки синхронизированы с орбитальным периодом HIP 67522 b, команда Илин подсчитала, что HIP 67522 b испытывает примерно в 6 раз больше звёздного излучения, чем если бы вспышки были распределены случайным образом, а соответствующие CME направлены прямо на неё.
Простые оценки команды показывают, что из-за этого повышенного излучения планета теряет свою атмосферу примерно в два раза быстрее, чем в противном случае.
«Это делает её жизнь ещё хуже, усиливая это взаимодействие… и направляя все эти CME прямо в лицо планеты», — сказала Илин. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
«Это открытие чрезвычайно интересно», — сказал Антуан Стругарек, астрофизик из Французской комиссии по альтернативной энергетике и атомной энергии в Париже, который не участвовал в исследовании. «Такие магнитные взаимодействия явно являются основным кандидатом для объяснения наблюдаемого явления, и, насколько мне известно, никакие другие теории не являются достаточно убедительными, чтобы объяснить эти наблюдения».
Расширение поиска
Стругарек объяснил, что магнитное взаимодействие, наблюдаемое в системе HIP 76522, имеет несколько аналогов в нашей Солнечной системе. На Солнце происходят «симпатические вспышки», сказал он, когда солнечная вспышка в одном месте может спровоцировать другую поблизости — они составляют около 5% солнечных вспышек. А в системе Юпитера галилеевы спутники Ио, Ганимед и Европа распространяют волны вдоль своих орбит, которые вызывают полярные сияния на Юпитере.
Для HIP 76522 «теория состоит в том, что возмущение исходит от экзопланеты. Это определённо возможность, и это чрезвычайно интересно для будущих исследований», — сказал Стругарек. Он добавил, что хотел бы увидеть будущую работу, которая ограничит геометрию магнитного поля HIP 76522, чтобы лучше понять связь между звездой и планетой.
«Нам нужно тщательно изучить все компактные системы звезда-планета с большими вспышками на предмет подобных явлений. Это должно быть повсеместно для очень компактных систем», — сказал Стругарек.
Школьник добавила: «Я бы хотела увидеть специальные программы наблюдений как на более высоких, так и на более низких длинах волн энергии, а именно в далёком ультрафиолетовом, субмиллиметровом и радиодиапазонах». Дальний ультрафиолет более чувствителен к вспышкам, и обнаружение большего количества вспышек может подтвердить теорию о том, что планета вызывает их.
Пока что HIP 76522 b — единственная обнаруженная планета, которая магнитно влияет на свою звезду. Илин сказала, что, когда её команда начала изучать HIP 76522 b, это была самая молодая короткопериодическая планета в их каталогах. TESS с тех пор наблюдал ещё несколько, и команда Илин готова их исследовать.
Исследователи также надеются изменить сценарий взаимодействия звезда-планета. Вместо того чтобы начинать с экзопланеты и искать кластеризованные звёздные вспышки, они хотят сначала искать закономерности вспышек, а затем находить планету, вызывающую их. Непроверенная методика может обнаружить экзопланеты у звёзд, с которыми другие методы обнаружения испытывают трудности: у молодых активных звёзд.
«Это немного статистически сложная задача», — сказала она, — «но будет весьма интересно, если мы сможем это осуществить».
— Кимберли М. С. Картье (@astrokimcartier.bsky.social), штатный писатель
Ссылка на источник: Cartier, K. M. S. (2025), Exoplanet triggers stellar flares and hastens its demise, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250284. Опубликовано 5 августа 2025 года.
Текст © 2025. AGU. CC BY-NC-ND 3.0
За исключением случаев, когда указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без прямого разрешения от владельца авторских прав запрещено.