Радиоизлучение β Pictoris b указывает на чрезвычайно сильное магнитное поле

Радиовсплески, локализованные на β Pictoris b, дают наиболее прямое на сегодняшний день свидетельство магнитного поля у планеты за пределами Солнечной системы. MeerKAT измерил положение, частоту, изменчивость и поляризацию волн. Напряжённость поля следует уже из следующего, условного шага: если сигнал создаётся авроральным механизмом, на который указывают эти свойства, максимальная частота требует поля не менее 1 250 гаусс в месте излучения. Результат был представлен 15 сентября в виде препринта — научной рукописи, ещё не прошедшей рецензирование.

β Pictoris b — молодой горячий газовый гигант массой примерно в 12 масс Юпитера, расположенный приблизительно в 64 световых годах. Он обращается вокруг звезды β Pictoris на расстоянии примерно в десять раз больше расстояния между Землёй и Солнцем и совершает оборот вокруг своей оси каждые восемь-девять часов. Научный интерес связан с возможностью изучать магнетизм планеты и её взаимодействие с окружающей плазмой, а не с условиями на поверхности, похожими на земные.

Kevin Ortiz Ceballos и Edo Berger из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Yvette Cendes из Орегонского университета исследовали систему с помощью MeerKAT — комплекса из 64 радиоантенн в Южной Африке. За четыре сеанса в 2025–2026 годах обсерватория зарегистрировала непрерывное излучение и быстрые всплески на частотах от 0,85 до 3,5 гигагерца. Один гигагерц соответствует одному миллиарду колебаний волны в секунду.

Определение положения устранило неоднозначность, которая ограничивала предыдущие поиски. Исследователи использовали далёкие небесные источники с очень точно известными координатами, чтобы установить, откуда исходило излучение. Этот метод, называемый астрометрией, поместил радиоисточник в область β Pictoris b. В рамках применённой статистической модели положение сигнала оказалось несовместимым с положением звезды на уровне 4,4 сигмы; другая планета системы, β Pictoris c, была исключена как источник на уровне 4,8 сигмы.

Всплески имели круговую поляризацию примерно от 40% до 70%: направление электрического поля волны упорядоченно вращалось по мере её распространения. Частота, поляризация и скорость изменений соответствуют ожидаемой картине электронно-циклотронного мазерного излучения. При этом процессе электроны, ускоренные вокруг линий магнитного поля, создают интенсивное и упорядоченное радиоизлучение. Тот же механизм сопровождает полярные сияния на планетах Солнечной системы.

Если такая идентификация верна, частота становится мерой магнитного поля. Максимальная частота, которую способен создать этот механизм, растёт с напряжённостью поля в точке возникновения. Наблюдаемый предел в 3,5 гигагерца соответствует как минимум 1,25 килогаусса, или 1 250 гаусс, в этой области излучения. Для сравнения масштаба поле у поверхности Земли составляет около половины гаусса. Разница в тысячи раз не является сравнением эквивалентных глобальных средних: здесь сопоставлены локальный нижний предел для β Pictoris b и измерение у поверхности Земли.

Планетарное поле формирует магнитосферу — область, где магнетизм управляет движением электрически заряженных частиц. Оно отклоняет плазму, но также может направлять её, меняет места попадания частиц в атмосферу и формирует пути утечки газов. Поэтому магнитная защита не означает автоматически меньшую потерю атмосферы или меньший уровень излучения у поверхности. Для β Pictoris b измерение прежде всего характеризует взаимодействие с космической средой и динамо — совокупность движений проводящего вещества внутри планеты, поддерживающую поле.

Измерено: радиоисточник, совместимый с положением β Pictoris b; частоты от 0,85 до 3,5 гигагерца; круговая поляризация от 40% до 70%; повторяющиеся всплески. Сделаны выводы: авроральное излучение через электронно-циклотронный мазерный механизм; минимальное локальное поле 1,25 килогаусса; возможная модуляция вращением. Какой резервуар плазмы питает этот процесс, пока неизвестно.

Корреспондент Science News по физике Emily Conover обратилась за комментарием к астроному Joe Callingham из Амстердамского университета, который не участвовал в работе. По его словам, свидетельства убедительны, но решающим испытанием станет достаточно длительное наблюдение всплесков, чтобы показать регулярную пульсацию с периодом от восьми до девяти часов. Повторение, синхронизированное с вращением, превратило бы авроральную интерпретацию в более надёжный инструмент для изучения магнитосфер и недр других миров.