Текст уведомления здесь

Полярное сияние на неудавшейся звезде

Откуда взялось полярное сияние на коричневом карлике вне Солнечной системы

Недавно в журнале Nature вышла статья ученых, впервые наблюдавших полярное сияние за пределами Солнечной системы: на коричневом карлике в 18,5 световых лет от нас.
Добавить в закладки
Комментарии

Какова природа этого явления, «Чердаку» рассказал один из авторов работы, заведующий лабораторией радиоастрофизических исследований Солнца Института солнечно-земной физики СО РАН Алексей Кузнецов.

— Что такое «коричневый карлик»?

— Коричневые карлики — это неудавшиеся звезды. Они так же образуются за счет сжатия газа, но их масса недостаточна для того, чтобы начались термоядерные реакции горения водорода, которые идут в звездах. В начале эволюции карлика в нем могут гореть дейтерий и литий, но их хватает на несколько миллионов лет. Затем карлик постепенно остывает, хотя этот процесс длится сотни миллионов лет.

Масса коричневых карликов — от 0,01 до 0,1 массы Солнца (или от 10 до 100 масс Юпитера). Они вообще похожи на газовые гиганты, но их масса и, соответственно, плотность больше. В отличие от звезд, у которых есть ионизированная корона, атмосфера коричневых карликов нейтральна. В этой атмосфере, состоящей в основном из водорода и гелия с примесями аммиака и сероводорода, есть облака из оксида железа, титана и прочих тугоплавких веществ.

Исследованный нами объект LSR J1835+3259 находится как раз на границе между красными и коричневыми карликами. Это маломассивная звезда, массы которой достаточно, чтобы термоядерные реакции шли, хоть и очень медленно. За счет этого он нагревается до температуры примерно 2600 градусов по Кельвину. Тем не менее по свойствам атмосферы этот объект входит в одну группу с коричневыми карликами и планетами-гигантами.

— Как вы исследовали этот красный карлик?

— Опубликованные результаты — часть более широкого исследования активных процессов на коричневых карликах и звездах с малой массой. В начале 2000-х годов от одного из коричневых карликов были случайно зарегистрированы радиовсплески, которые потом наблюдали и у других подобных объектов. Причем это были короткие периодические всплески, период которых совпадал с периодом вращения объекта. Создавалось впечатление, что у карлика есть направленное излучение и, когда он вращается, то «работает» как маяк.

Затем на коричневых карликах уже в оптическом диапазоне было обнаружено излучение, которое можно было бы объяснить механизмами, схожими с механизмами возникновения полярных сияний или солнечных вспышек. Однако точная природа этого излучения была неизвестна.

Мы использовали данные нескольких инструментов и проводили одновременные наблюдения в радио- и оптическом диапазонах. Наблюдения в оптическом диапазоне производились в Паломарской обсерватории в Калифорнии и в обсерватории Кека на Гавайях. По полученным спектрам создается впечатление потока ускоренных электронов, который движется сверху вниз, в более плотные слои атмосферы, где порождает полярное сияние.

— Как вообще возникают полярные сияния на планетах Солнечной системы?

— Это происходит из-за воздействия солнечного ветра на магнитосферу планеты. Солнечный ветер, сталкиваясь с магнитным полем, давит на него — оно вытягивается и образует так называемый хвост магнитосферы, где линии магнитного поля направлены противоположно друг другу, то есть соседствуют поля с противоположной полярностью. Там энергия солнечного ветра приводит к ускорению электронов, которые затем (в более плотных слоях атмосферы) заставляют светиться нейтральные молекулы и молекулярные ионы азота и кислорода.

На Юпитере полярное сияние содержит несколько компонентов. Одна составляющая связана с солнечным ветром, другая — с движением спутника Ио, и еще есть небольшая составляющая, связанная с ускорением за счет вращения планеты.

— Но ведь на коричневом карлике неоткуда взяться солнечному ветру: рядом с ним нет другой звезды.

— Первоначально мы рассматривали вариант взаимодействия со спутником. В системе Юпитера и Ио спутник обращается вокруг планеты, он движется в магнитном поле, и за счет электромагнитной индукции возникает электромагнитное поле, которое ускоряет частицы. Но в этом случае период радиовсплесков не может быть постоянным, потому что складываются период обращения карлика и орбитальное движение спутника. А в нашем случае период очень стабильный.

Поэтому, по моему мнению, наиболее вероятный механизм возникновения этих ускоренных частиц — вращение самого карлика. Коричневые карлики, от которых замечено радиоизлучение, очень быстро вращаются. Например, у исследованного нами LSR J1835+3259 период обращения составляет чуть менее трех часов. Для сравнения: у Юпитера — почти 10 часов.

Поэтому здесь механизм, видимо, следующий: коричневый карлик вращается, вместе с ним — магнитное поле, в магнитном поле вращается плазма — возникает центробежная сила, и за счет быстрого вращения она становится больше силы тяжести на уже достаточно небольшой высоте, около двух радиусов звезды.

Плазма стремится убежать в открытый космос, а магнитное поле не дает ей этого сделать. Но по мере удаления от звезды центробежная сила увеличивается, а магнитное поле слабеет, и наступает момент, когда давление плазмы становится сильнее, чем сила магнитного поля. Тогда плазма разрывает силовые линии и начинает просачиваться наружу. При этом возникает примерно такая же конфигурация магнитного поля, как в хвосте магнитосферы Земли или в солнечных вспышках. И вот там возникают электрические поля, которые и ускоряют частицы.

— Вы планируете дальше изучать этот красный карлик?

— Я занимаюсь радиоизлучением, и, конечно, было бы интересно продолжить наблюдения этих карликов, получить их спектры в радиоизлучении, покрывающие длительные промежутки времени — несколько периодов вращения. При помощи таких наблюдений можно попробовать восстановить структуру магнитного поля звезды и выяснить, где именно находятся источники излучения — в каких широтах, на какой высоте.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Нобелевская премия за двойку

Невозможные вещества, которые химики тем не менее создали

Химия в школе весьма сложный для большинства предмет. Тем более, знания самих учителей были актуальны лет 20—30 назад. С тех пор химики научились получать вещества, за которые любому из нас гарантированно поставили бы двойку. «Чердак» представляет хит-парад «неправильных» и «невозможных» с точки зрения школьной программы веществ.
Добавить в закладки
Комментарии
Красный натрий, неправильная соль и агрессивный гелий

Российский химик Артем Оганов, руководящий лабораторией в МФТИ, судя по всему, станет главным символом «борьбы» со школьной программой. Разработанный им метод предсказания новых соединений USPEX позволяет создавать вещества, которые

доведут до обморока любого учителя химии

, если, конечно, он не читает «Чердак». [ ... ]

Читать полностью

Космонавтика в 21-м веке. Часть 2

Какие страны и каким образом изучают Солнечную систему? Как космонавтика открывает экзопланеты, с какими проблемами сталкивается, и какое значение это имеет для человечества? Об этом доклад Александра Хохлова на конференции в Новосибирске. За материал благодарим metkere.com
Добавить в закладки
Комментарии
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Как получить трехмерную модель белка

Как клетки организма передают сигналы друг другу? Что такое рецепторы, сопряженные с G-белком? Какие методы используются в исследовании белков, как строятся их 3d-модели и какие механизмы задействованы в передаче данных внутри организма, рассказывает Вадим Черезов, руководитель лаборатории структурных исследований рецепторов МФТИ.
Добавить в закладки
Комментарии
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы