«Неудавшаяся звезда» может иметь большое значение для астрономии

В 1958 году, вскоре после запуска первого спутника США, ученые сделали поразительное открытие о планете Земля. Вокруг скалистого шара, который мы называем домом, тонны энергичных протонов и электронов, казалось, непрерывно носились вокруг, образуя потоки частиц, которые невозможно точно объяснить. Вскоре эти потоки стали известны как радиационные пояса Земли — и с годами они заслужили хорошую репутацию.

Например, известно, что радиационные пояса подвергают опасности экипажи астронавтов и представляют угрозу для орбитальных устройств человечества. Позже эти пояса будут охватывать и другие миры внутри нашего района, такие как Юпитер. Фактически, только в этом году ученые объявили, что впервые был обнаружен пояс, окружающий существо за пределами нашего района — и не только это, но и вокруг одного из самых загадочных объектов, обнаруженных на сегодняшний день: коричневого карлика, или «неудавшейся звезды».

« В четверг (24 августа) одна из двух научных групп, которые независимо наблюдали этот пояс коричневых карликов, представила нам ключевые измерения этого явления, сделанные ими, с разрешением примерно в 50 раз лучшим, чем у космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА.

«Это первый объект за пределами Солнечной системы, у которого был обнаружен радиационный пояс», — сообщил Space.com Хуан Баутиста Климент, астроном из Международного университета Валенсии. «Это открытие также доказывает, что радиационные пояса могут возникать не только у планет, но и у коричневых карликов, показывая универсальность этой структуры».

Не настолько массивные, чтобы быть звездой, но все же слишком тяжелые, чтобы быть планетами, коричневые карлики являются чем-то вроде загадки для изучающих их астрономов. Тот, который изучал Климент и его команда, с классическим космическим названием LSR J1835+3259, не является исключением.

«Такие объекты, как LSR J1835+3259, представляют собой мост между планетами и звездами», — сказал Климент. «Их радиоизлучение, следовательно, включает в себя некоторые характеристики обоих». Однако на самом деле именно эти странные радиоизлучения помогли команде обнаружить, что этот конкретный коричневый карлик, похоже, носит радиационный пояс, как и наша собственная планета — ну, на самом деле, он немного ближе к поясу вокруг Юпитера.

Подробнее об этом чуть позже. Подробности открытия: как отметил Климент, LSR J1835+3259 был своего рода идеальной целью для изучения исследователями, поскольку он находится всего в 18,5 световых годах от нас (что очень близко с космической точки зрения) и излучает достаточно радиоизлучения. данных, чтобы использовать метод, известный как интерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ).

Короче говоря, РСДБ объединяет несколько телескопов, разбросанных по всей Земле, образуя огромный виртуальный инструмент. Все эти области одновременно смотрят на один и тот же источник, собирая сигналы и измеряя такие вещи, как различия во времени поступления сигналов и тому подобное. В целом это похоже на гигантский телескоп размером с Землю, смотрящий в космос.

«Радиоизлучение раскрывает структуры и формы, которые часто не видны в видимом свете», — сказал Климент. «Это похоже на обретение новых глаз, и с их помощью мы можем составить карту обширных рукавов галактик, проследить пути высокоскоростных частиц вокруг магнитных полей и даже заглянуть сквозь облака космической пыли». Интересно, что на самом деле именно так ученые с помощью телескопа Event Horizon получили первое в истории прямое изображение черной дыры.

«Мы использовали Европейскую сеть VLBI (EVN) для достижения разрешения, в 50 раз лучшего, чем у космического телескопа Джеймса Уэбба, и обнаружили, что радиоизлучение LSR J1835+3259 имеет морфологию, близкую к радиационным поясам Юпитера и Земли», — сказал Климент. Другая команда, которая идентифицировала пояс LSR J1835+3259, использовала аналогичную технику, но с другой сетью VLBI, известной как High Sensitivity Array.

«Мы изучали — и продолжаем — исследовать границы того, что радионаблюдения могут рассказать нам о Вселенной», — сказал Климент. «Мы хотели применить эту мощную технику для исследования окрестностей коричневых карликов». Без РСДБ, объясняет он, изучаемый коричневый карлик выглядел бы просто как обычная старая звезда, которую мы видим на небе, — просто точка света.

Почему радиационные пояса коричневых карликов так важны?

Прежде чем мы перейдем к некоторым научным последствиям, позвольте мне объяснить, насколько на самом деле поражает коричневый карлик с радиационным поясом. Иногда легко забыть, что новости о дальнем космосе на самом деле связаны с реальностью, в которой мы живем. Итак, если бы мы могли посмотреть на LSR J1835+3259, не поддаваясь космическому вакууму, вот что мы, вероятно, увидели бы.

«Во-первых, — начал Климент, — наши «радиоглаза» будут ослеплены полярными сияниями, которые почти в 10 000 раз ярче, чем у Юпитера». Если бы нам удалось преодолеть эту проблему, мягко говоря, мы бы смогли увидеть очень быстрое вращение фотосферы LSR J1835+3259, или видимой поверхности, совершающее полный оборот чуть менее чем за три часа.

Между тем, как объяснил Климент, будут мощные выбросы, исходящие от пончикообразной формы вокруг коричневого карлика, которая будет являться радиационным поясом. Или, по его словам, пояс будет выглядеть как танец захваченных заряженных частиц, прыгающих между северным и южным полушариями коричневого карлика и следующих по спиральной траектории: «Какое великолепное зрелище!»

Но, конечно, помимо того, что он предлагает нам довольно умопомрачительную мысленную сцену, этот коричневый карлик может многое рассказать нам о Вселенной, в которой мы живем. LSR J1835+3259 уже многому научил астрономов. Фактически, это также первый объект за пределами Солнечной системы, где были обнаружены полярные сияния.

«Эта работа показывает, что часть радиоизлучения у коричневых карликов может производиться способом, очень похожим на случай с Юпитером: через радиационный пояс и полярные сияния», — сказал Климент. «Теперь мы можем использовать знания, собранные за годы наблюдений Юпитера, и применить их к другим объектам за пределами Солнечной системы, таким как LSR J1835+3259, чтобы лучше понять их окружение, а также их внутренности».

Кроме того, Климент предложил интересный сценарий окружения этого коричневого карлика, основанный на данных команды: возможно, на нем есть экзопланета, как на Солнце находится наша Земля, или — поскольку оно находится в центре звезды и самой планеты — как на Юпитере есть спутники. «Если это правда, то это будет прекрасное сходство с системой, из которой состоит Юпитер и его вулканический спутник Ио», — сказал Климент.

Взгляд на Землю в перспективе

Прямо сейчас ученые всего мира работают над будущим, в котором регионы Вселенной, нетронутые человеческим глазом, наконец-то станут доступными для нас. По словам Климента, одним из инструментов, который может помочь нам видеть дальше и чётче, является Квадратный километр — сеть радиотелескопов, предназначенная для раскрытия тайн меньших и более удалённых объектов во Вселенной, включая экзопланеты.

И, помимо прочего, охотники за экзопланетами хотят знать, есть ли в мирах за пределами нашей солнечной системы подходящие материалы для жизни, какой мы ее знаем, или, может быть, жизни, которой у нас нет. «Знание магнитных условий экзопланет действительно важно, чтобы выяснить, могут ли они поддерживать инопланетную жизнь», — сказал Климент. «Тип радиации вокруг этих новых планет играет большую роль в том, сможет ли там выжить жизнь или нет».

В дальнейшем команда надеется более детально наблюдать за коричневым карликом, на котором они сосредоточились, а также подтвердить, действительно ли существует эта потенциальная экзопланета. Но, купаясь в лучах этого последнего открытия, исследователь задумался о том, как изучение глубин космоса позволяет взглянуть на Землю в перспективе.

«Это открытие совпало с самым прекрасным подарком, который я когда-либо получал: моим первым сыном», — сказал он. «В будущем я хотел бы рассказать ему тысячу историй о Вселенной, но в то же время напомнить ему, что эта маленькая планета, на которой мы все живем, — это великое сокровище, о котором мы должны заботиться».