Современная астрономия производит океаны данных — куда больше, чем ученые успевают разобрать «по горячим следам». Огромная часть наблюдений аккуратно складируется в архивах и годами не используется повторно. И зря. Новое исследование показывает: самые ценные открытия могут уже ждать своего часа в этих цифровых хранилищах.
Переработав радионаблюдения, собранные много лет назад, ученые обнаружили короткоживущие радиосигналы от близких звезд — а в ряде случаев и от звездных систем, где уже известны экзопланеты. Некоторые из этих всплесков удивительно хорошо согласуются с теоретическими моделями магнитного взаимодействия звезды и планеты — эффекта, который давно предсказывали, но почти не удавалось наблюдать напрямую.
Почему радиотелескопы «не видели» этого раньше
Радиотелескопы вроде LOFAR (Low-Frequency Array) наблюдают сразу огромные участки неба. В каждом сеансе фиксируются сигналы от сотен звезд одновременно. Однако традиционные методы обработки данных сводят эту информацию к статичным изображениям — своего рода «фотографиям» радиоизлучения.
Для картографирования далеких космических структур этого достаточно. Но такая обработка почти полностью стирает сведения о том, как сигнал меняется со временем — а именно в этих быстрых колебаниях и прячутся кратковременные радиовсплески.
Есть и практическая проблема: отслеживать быструю радиопеременность сотен звезд по отдельности — задача на десятилетия, если не на века. Неудивительно, что астрономы редко брались за подобный анализ в масштабных обзорах неба.
Что такое RIMS и как он работает
Команда исследователей предложила иной подход, разработав метод Multiplexed Interferometric Radio Spectroscopy (RIMS) — мультиплексную интерферометрическую радиоспектроскопию.
Вместо того чтобы «сжимать» данные в неподвижные картинки, RIMS сохраняет временную структуру сигналов и одновременно разделяет их по направлениям на небе. Проще говоря, метод позволяет следить за радиоизлучением множества звезд сразу, буквально посекундно, в рамках одного наблюдения.
Для проверки технологии ученые применили RIMS к архиву обзора неба LoTSS, выполненного на LOFAR. Более 1,4 года накопленных данных превратились примерно в 200 тысяч временно разрешённых радиоспектров ближайших звезд и систем «звезда–планета».
Как отмечает ведущий автор работы Сириль Тасс из Парижской обсерватории, RIMS «использует каждую секунду наблюдений и сотни направлений на небе одновременно». По его оценке, без этого метода на достижение сопоставимого результата ушло бы около 180 лет прицельных наблюдений.
Что именно удалось обнаружить
Повторная обработка данных выявила мощные радиовсплески, связанные с экстремальной активностью звезд — по своей природе они напоминают сильные солнечные вспышки. Некоторые сигналы оказались сильно кругово поляризованными, а это характерный признак магнитных процессов.
Особый интерес вызвали события, которые совпадают с теоретическими ожиданиями для электромагнитного взаимодействия между звездой и близко расположенной планетой. Полностью исключить чисто звездную активность пока нельзя, но несколько случаев выглядят особенно многообещающе. Самый яркий пример — система GJ 687.
По словам соавтора исследования Джейка Тёрнера, данные указывают на то, что в системе GJ 687 близкая к звезде планета может «возмущать» магнитное поле светила, вызывая интенсивное радиоизлучение. Более того, моделирование позволило наложить ограничения на магнитное поле экзопланеты GJ 687 b, объекта размером с Нептун. Это редкая возможность изучать магнитные поля миров за пределами Солнечной системы — пусть и косвенным путем.
Магнитные поля и судьба планет
Магнитные поля играют ключевую роль в эволюции планет. Они влияют на потерю атмосферы, взаимодействие со звездным излучением и долгосрочную стабильность условий на поверхности. Земное магнитное поле, например, помогает защищать планету от потоков заряженных частиц Солнца.
Несмотря на это, напрямую измерить магнитные поля экзопланет до сих пор практически невозможно. Новое исследование показывает, что низкочастотная радиоастрономия может стать выходом из тупика. Если удается зафиксировать радиоизлучение, возникающее из-за магнитного взаимодействия планеты и звезды, появляется реальный инструмент для массового изучения планетарного магнетизма.
Метод RIMS уже опробован и на другом инструменте — французском радиотелескопе NenuFAR. Там был зафиксирован всплеск, который может оказаться всего лишь вторым известным случаем радиоизлучения, связанного с экзопланетой.
Главный вопрос теперь — подтверждение. Звезды и сами по себе способны генерировать мощные радиовспышки, и отделить вклад планеты от звездной активности непросто. Поэтому исследователи планируют целевые повторные наблюдения.
Если планетарное происхождение сигналов удастся подтвердить, это откроет принципиально новый способ изучения магнитных полей экзопланет — параметра, напрямую связанного с их эволюцией и потенциальной обитаемостью.
Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
