Полярное сияние подскажет, где искать экзопланеты: что предлагает астрофизик

Публикация: 18.11.2022
Источник Комментарии

Полярное сияние подскажет, где искать экзопланеты: что предлагает астрофизик

За годы наблюдений планетологи и астрофизики разработали множество способов поиска далеких экзопланет. «Хайтек» уже рассказывал про основные из них. Тем не менее до сих пор ученым известно об удивительно малом количестве далеких планет. 

По оценке, только в Млечном Пути должно быть не менее 100 млрд миров, из которых почти 300 млн должны обладать условиями, подходящими для возникновения жизни. Но в настоящее время известно чуть более чем 5,2 тыс. подтвержденных экзопланет, а результаты наблюдений за еще 9 тыс. объектами-кандидатами пока проходят проверку.

Как формируется полярное сияние?

Полярное сияние — красочное «световое шоу», которое можно наблюдать в ночном небе в приполярных, а иногда и умеренных широтах. Полярные сияния возникают, когда заряженные частицы (электроны и протоны) сталкиваются с газами в верхних слоях атмосферы Земли. 

Эти столкновения производят крошечные вспышки, которые покрывают небо разноцветными «узорами». Когда последовательно происходят миллиарды вспышек, кажется, что полярные сияния движутся или «танцуют» в небе.

В зависимости от того, с какими атомами взаимодействуют частицы, оно может быть разных цветов. Например, наиболее распространенный, зеленый, оттенок возникает при столкновении заряженных частиц с молекулами кислорода на высоте от 100 до 300 км, а атомы азота на высоте около 100 км дают розовое и темно-красное свечение.

Разноцветное полярное сияние. Изображение: Canadian Space Agency, University of Calgary, Astronomy North

Несмотря на то, что полярные сияния видны главным образом по ночам, они формируются под воздействием солнечного ветра. Это поток ионизированных частиц, истекающий из короны звезды во всех направлениях. Он дует непрерывно, но в обычных условиях магнитное поле Земли образует невидимый щит, защищающий нас от солнечного ветра. Время от времени солнечный ветер усиливается и «пробивает» защиту. В результате поток частиц взаимодействует с газами в магнитном поле (магнитосфере), порождая великолепные полярные сияния.

Магнитное поле Земли направляет заряженные частицы к полюсам. Форма магнитного поля Земли создает два овала полярных сияний над северным и южным магнитными полюсами. При этом чем активнее Солнце, тем «шире» будет этот овал и тем в более низких широтах будет видно полярное сияние.

Наибольшей активности оно достигает под действием корональных выбросов массы. Во время этого явления из солнечной короны извергается огромный «пузырь» заряженной плазмы, движущийся со средней скоростью свыше 400 км/с.

Художественная иллюстрация корональных выбросов массы и защитных линий магнитного поля. Изображение: Canadian Space Agency

Есть ли полярные сияния на других планетах?

Полярные сияния — это не уникальное земное явление. Если у планеты есть атмосфера и магнитное поле, на ней, скорее всего, будут наблюдаться полярные сияния. За время астрономических наблюдений исследователи наблюдали подобные явления на многих планетах Солнечной системы.

Магнитные поля Юпитера и Сатурна гораздо сильнее, чем у Земли (например, напряженность экваториального поля Юпитера составляет 4,3 Гаусса по сравнению с 0,3 Гаусса для Земли). Не удивительно, что на обоих газовых гигантах наблюдаются масштабные полярные сияния. 

Полярные сияния на Сатурне подобно земным формируются под действием солнечного ветра. А на Юпитере это явление гораздо сложнее. Главный овал полярных сияний Юпитера связан с плазмой, которая извергается из вулканов на спутнике Ио, и достигает магнитосфере планеты. Другой тип сияний на планете связан с солнечным ветром. 

Кроме того, спутники, особенно Ио, также являются мощными источниками полярного сияния. Оно возникает из-за магнитного динамо — эффекта самогенерации поля при движении из-за относительного движения между вращающейся планетой и движущейся луной. Этот эффект генерирует электрические токи, движущиеся вдоль силовых линий и «заряжающие» частицы в атмосфере. 

Полярное сияние на Юпитере. Изображение: NASA, ESA & John T. Clarke (Univ. of Michigan)

Полярные сияния также наблюдались на Венере и Марсе. У Венеры нет магнитного поля, поэтому полярные сияния на этой планете выглядят как яркие и рассеянные пятна различной формы и интенсивности, иногда распределенные по всему диску планеты. А на Красной планете обнаружено сразу несколько типов подобных явлений, которые объясняются по-разному.

Более того, в 2014–2016 годах исследовательский корабль «Розетта» наблюдал полярные сияния даже на комете Чурюмова — Герасименко. Его можно было увидеть в дальнем ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Исследователи полагают, что оно возникает при взаимодействии ускоренных электронов солнечного ветра с частицами газа в коме — облаке, окружающем ядро планеты. 

Полярное сияние в ультрафиолетовом свете на комете. Изображение: ESA/Rosetta/NAVCAM

Звездные ветры далеких миров и поиски жизни

В 2021 году намеки на наличие подобных взаимодействий, происходящих в других звездных системах, впервые были обнаружены с помощью радиотелескопа LOFAR (Low-Frequency Array) в Нидерландах. Исследователи открыли около 20 карликовых звезд, излучающих специфическое радиоизлучение. Хотя у этих планет пока нет открытых экзопланет, этот эффект напоминает взаимодействие звездных ветров с магнитными полями других объектов.

В своем исследовании ученые сосредоточились на красных карликах, наиболее распространенном типе звезд во Вселенной, составляющих более 70% «населения» Млечного Пути. Эти звезды маленькие и холодные: их масса не превышает трети солнечной и они, как правило, до 50 раз тусклее. 

Планеты Солнечной системы излучают мощные радиоволны, когда их магнитные поля взаимодействуют с солнечным ветром, но радиосигналы от планет из других звездных систем до 2021 года поймать не удавалось. 

В процессе исследования планетологи обнаружили 19 звездных систем, от которых исходит радиоизлучение. Данные напоминают взаимодействие магнитных полей Юпитера и Ио. Хотя сами экзопланеты пока не найдены, взаимодействие между планетой и звездой — лучшее объяснение для наблюдаемых явлений.

В 2022 году исследователь из Лейдонского университета Роб Кавана пошел еще дальше. Он разработал математические модели, которые описывают, как взаимодействуют звездные ветры и магнитные поля различных планет. Модели Каваны полезны не только для обнаружения новых экзопланет. 

Данные, собранные радиотелескопом, можно также использовать, чтобы изучить звездную систему. Например, на основе моделей и фиксируемого сигнала можно определить размер планеты и ее орбиту. Кроме того, сила излучения может также дать представление о свойствах самих звездных ветров и размере магнитного поля вокруг экзопланеты.

Это важная информация, потому что вполне вероятно, что магнитное поле Земли обеспечило нам наличие атмосферы. А значит, наличие и размер магнитного поля дает астрономам указание на потенциальную обитаемость планеты. 

Роб Кавана, автор моделей

Исследователи продолжат разрабатывать модели взаимодействий между звездами и планетами, чтобы создать технику для масштабного поиска экзопланет с помощью радиоастрономических наблюдений. Возможно, именно этот метод позволит найти другой обитаемый мир в нашей Галактике.

Читать далее:

Почему Луна, а не Марс: главное о миссии «Артемида-1» и зачем она нужна

Древний амулет переписал историю самого загадочного языка Европы

Главную теорию происхождения человека опровергли: откуда мы появились


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
24
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

«Хайтек» пообщался с онлайн-университетом Skypro и узнал, на что обратить внимание людям, которые...
03.12.2022
Одна из самых давних фундаментальных загадок биологии связана с плохо изученным происхождением...
01.12.2022
Амеба заражает людей, попадая в организм через нос, а затем — в мозг. Сейчас ее находят в штатах,...
30.11.2022
Рассказываем, что происходит с наукой в экстремальных условиях регионов России.
28.11.2022
Ученых по всему миру занимают одни и те же темы — они занимаются проблемами, которые улучшат наше...
28.11.2022
В России каждый день тысячи исследователей работают над новыми открытиями. Но многие из них,...
28.11.2022
Как скоро людей заменят роботы? На какой стадии развития находится искусственный интеллект? К чему...
26.11.2022
Исследователи впервые установили форму галактического гало Млечного Пути. Разреженная невидимая...
25.11.2022
Ученые впервые создали материал, который имитирует мозгоподобные вычисления в самом мельчайшем...
24.11.2022
Смартфоны и цифровая революция изменили то, как мы воспринимаем реальность и общаемся друг с...
24.11.2022
Международное бюро мер и весов подготовило дорожную карту по изменению определения секунды. По...
23.11.2022
Астрофизики РУДН собрали важнейшие открытия современной космологии с 1917 года по наше время....
23.11.2022
Астрофизики представили новую теорию, которая раскрывает историю формирования сверхмассивных звезд...
20.11.2022
Когда речь идет о шуме, считается, что он только вредит. Даже информационным двигателям. Теперь...
19.11.2022
Несколько неудачных попыток, и, все таки, миссия Artemis 1 стартовала. «Хайтек» рассказывает...
16.11.2022
Статистика показывает, что большая часть пользователей не уделяет внимания кибергигиене и отношению...
16.11.2022
Финские ученые и инженеры открыли новый тип сверхпроводящих кубитов — унимон. «Хайтек»...
16.11.2022
Исследователи разработали самую подробную карту человеческого мозга из когда-либо созданных. Особое...
15.11.2022
Количество людей, проживающих по всему миру, увеличилось в 4 раза меньше чем за 100 лет. «Хайтек»...
15.11.2022
Буткемпы подразумевают интенсивное обучение новой профессии: они позволяют освоить азы...
14.11.2022
Ученые восстановили подвижность у девяти парализованных пациентов. Они не остановились на этом...
14.11.2022
Нейтринная обсерватория IceCube помогла ученым впервые заглянуть в сердце активной галактики NGC...
12.11.2022
ООН опубликовало предварительный отчет о том, что происходило с климатом последнее время. «Хайтек»...
10.11.2022
Тысячи лет люди пытаются выяснить, откуда произошли люди и все живое на Земле. Есть основная...
09.11.2022
Ученые совершили прорыв в медицине: эритроциты, выращенные в лаборатории, наконец-то перелили...
09.11.2022
Прошла почти неделя после того, как довольный Илон Маск принес раковину в офис Twitter. С тех пор...
08.11.2022
Когда дроны только появились, исследователи даже не понимали их полного потенциала. А теперь эти...
07.11.2022
Необычное астрономическое явление, кажется, подтверждает альтернативную теорию гравитации, также...
06.11.2022
Раз в тысячу лет Земля страдает от загадочных радиационных бурь. Что их вызывает — неизвестно,...
06.11.2022
Сотрудникам Университета Дании удалось сжать свет в 12 раз ниже предела дифракции в диэлектрическом...
05.11.2022
Исследователи представили концепцию романтического антропоморфизма. Она предполагает придание...
05.11.2022
Исследователи из Великобритании, США, Австралии и Италии провели детективное расследование, чтобы...
04.11.2022
Впервые физики наблюдали новые квантовые эффекты в топологическом изоляторе при комнатной...
04.11.2022
Спутники на протяжении десятилетий отслеживают, как меняется климат на планете. Но этим влияние...
03.11.2022
Большие данные открывают новые возможности в мире технологий все более быстрыми темпами. Это уже...
03.11.2022
При столкновении нейтронных звезд происходит много интересного. Теперь ученые придумали, как...
03.11.2022
Сотрудники Института развития мозга им. Либера утверждают, что разгадали загадку шизофрении...
02.11.2022
Астрофизики обнаружили в звездных скоплениях необычное поведение, которое нельзя объяснить с точки...
02.11.2022
Китай завершает строительство собственной космической станции. 31 октября на орбиту отправлен...
01.11.2022
За нейроморфными устройствами — будущее, однако создать их не так уж просто. Однако физики...
31.10.2022
Бессонница также может быть связана с заболеваниями или приемом определенных лекарств. Лечение...
31.10.2022
Если ученые поймут, как менять вращение протона, это изменит многое. Однако на пути к этому...
29.10.2022
Физики создали первый экзотический конденсат Бозе — Эйнштейна. Это открытие окажет влияние на...
28.10.2022
Самая известная картина Леонардо да Винчи привлекает миллионы туристов загадочным взглядом, который...
28.10.2022
Ученые часто говорят об «апокалипсисе насекомых». «Хайтек» изучил исследования последних пяти лет,...
27.10.2022
Согласно 20-летнему исследованию, проведенному в Швеции, средиземноморская диета не снижает...
26.10.2022
Тень Луны пересекла фактически всю Евразию во время второго и последнего в 2022 году солнечного...
25.10.2022
Инженеры из Университета Дьюка разработали новую систему доставки для лечения рака, чтобы вылечить...
25.10.2022
В 2013 году коллаборация IceCube сообщила об уникальном наблюдении. Его не могли объяснить почти 10...
25.10.2022
Примерно в 80-140 км от побережья в Намибии есть миллионы сказочных кругов — круглые промежутки в...
25.10.2022
Человек с мертвым мозгом, то есть с полным отсутствием мозговой активности, может казаться просто...
25.10.2022
Новое исследование показало, что всего шесть минут пассивно отслеживаемых данных о перемещениях в...
24.10.2022
Недалеко от Земли есть планета, известная как Проксима Центавра b. Возможно, там есть жизнь, но мы...
24.10.2022
Последнее в 2022 году Солнечное затмение произойдет 25 октября. Затмение будет частным, но в...
24.10.2022
К сожалению, в последнее время теория плоской Земли набирает популярность. «Хайтек» рассказывает,...
23.10.2022
Менее чем за 10 лет с момента секвенирования полного генома неандертальца, ученые узнали много о...
21.10.2022
Международная группа физиков впервые подтвердила важное теоретическое предсказание в квантовой...
21.10.2022
Ученые могут сделать квантовый мир реальностью, однако на их пути есть много препятствий. Одно из...
21.10.2022
Сейчас на Марсе работает несколько миссий. Его фотографируют, по поверхности планеты катаются...
20.10.2022
Ученые извлекли ДНК из останков людей, захороненных в чумных ямах, которые использовались для...
20.10.2022