Полярные сияния – привычные жителям северных широт цветные вспышки неба – могут происходить не только на Земле. Астрономы выяснили, как выглядят такие сияния на гигантских экзопланетах.

Полярные сияния на Земле возникают, когда высокоэнергичные частицы, летящие от Солнца, сталкиваются с земной атмосферой. От прямого попадания этих частиц Землю защищает магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярно входят в атмосферу Земли лишь в приполярных широтах Арктики и Антарктики. Заряженные частицы, навиваясь на силовые линии магнитного поля, проникают в атмосферу Земли, тормозят и испускают голубое или зеленоватое сияние.

Астрономы Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) решили выяснить, как должны выглядеть подобные явления на планетах, в огромном количестве открываемых сегодня рядом с другими звездами. Объектом их внимания стали «горячие юпитеры» − раскаленные газовые гиганты размером с Юпитер, которые в десятки раз ближе к своим звездам, чем Земля к Солнцу.

На Земле самые яркие полярные сияния возникают после того, как от Солнца наша планета получает мощные выбросы коронарного вещества (Coronal Mass Ejection − CME). Общая масса заряженных частиц и горячего газа может составлять миллиарды тонн. Подобные выбросы способны временно разрушать магнитосферу Земли и становятся причиной магнитных бурь. Известно, что именно выброс CME в 1989 году обесточил часть канадской провинции Квебек.

Их сиятельство

Группа ученых под руководством Офера Коэна (Ofer Cohen) провела моделирование того, как реагируют магнитосферы газовых гигантов, находящихся всего лишь в нескольких миллионах километров от звезд, на выбросы CME. Расчет показал, что полярные сияния на таких огромных экзопланетах перестают быть полярными, а начинаются уже в экваториальных широтах. Даже по грубым подсчетам вспышки на экзопланетном небе должны быть ярче земных в 100–1000 раз. «Я был бы не прочь туда отправиться и взглянуть на эти сияния», -- пошутил Коэн.

Ученые убедились, что встречи с CME – серьезное испытание для магнитосфер горячих юпитеров. Если по пути к Земле солнечные выбросы проделывают большой путь и ослабевают, то близким экзопланетам приходится на собственной магнитосфере ощущать всю мощь звездных ударов. «Воздействие на экзопланету должно в корне отличаться от того, что мы видим в Солнечной системе», − пояснил Винай Кашьяп (Vinay Kashyap), соавтор исследования.

На компьютерной модели стало видно, как сначала мощный выброс вещества ослабляет магнитный зонтик, окружающий горячий юпитер, затем заряженные частицы попадают в атмосферу и начинают светиться ярким кольцом вокруг экватора. В последующие шесть часов кольцо ослабевает и «растекается» к полюсам планеты.

«Наши вычисления показали, как отлично работает защитный механизм планет. Даже планета с куда меньшим магнитным полем, чем у Юпитера, оказывается защищена от вспышек», − добавил Коэн. Работа ученых, опубликованная в Astrophysical Journal, имеет непосредственное отношение к проблеме существования жизни на твердых планетах вблизи других звезд. В дальнейшем ученые намерены смоделировать поведение магнитосфер уже открытых землеподобных экзопланет.