Наблюдая за коричневым карликом на расстоянии 20 световых лет от нас с помощью радио- и оптических телескопов, команда под руководством Грегга Халлинана, доцента астрономии Калифорнийского технологического института, обнаружила еще одну особенность, которая делает эти так называемые несостоявшиеся звезды больше похожими на сверхбольшие планеты — они вблизи своих магнитных полюсов могут находиться мощные полярные сияния.Результаты опубликованы в номере журнала Nature от 30 июля.«Мы обнаружили, что коричневые карлики не похожи на маленькие звезды с точки зрения их магнитной активности; они похожи на планеты-гиганты с чрезвычайно мощными полярными сияниями», — говорит Халлинан. «Если бы вы смогли встать на поверхность коричневого карлика, который мы наблюдали — чего вы никогда не смогли бы сделать из-за его чрезвычайно высоких температур и сокрушительной поверхностной гравитации, — вас бы иногда угощали фантастическим световым шоу благодаря сотням полярных сияний. в тысячи раз мощнее любого обнаруженного в нашей солнечной системе ».В начале 2000-х астрономы начали обнаруживать, что коричневые карлики излучают радиоволны.
Сначала все предполагали, что коричневые карлики создают радиоволны в основном так же, как и звезды — за счет действия чрезвычайно горячей атмосферы или короны, нагретой магнитной активностью у поверхности объекта. Но коричневые карлики не производят больших вспышек и выбросов заряженных частиц, как наше Солнце и другие звезды, поэтому радиоизлучение было неожиданным.Во время учебы в аспирантуре в 2006 году Халлинан обнаружил, что коричневые карлики действительно могут пульсировать на радиочастотах. «Мы видим подобное пульсирующее явление от планет в нашей солнечной системе, — говорит Халлинан, — и что радиоизлучение на самом деле связано с полярными сияниями». С тех пор он задавался вопросом, могут ли радиоизлучения, наблюдаемые на коричневых карликах, быть вызваны полярными сияниями.
Полярное сияние отображает результат, когда заряженные частицы, переносимые, например, звездным ветром, успевают войти в магнитосферу планеты, область, где на такие заряженные частицы влияет магнитное поле планеты. Попадая в магнитосферу, эти частицы ускоряются вдоль силовых линий магнитного поля планеты к полюсам планеты, где они сталкиваются с атомами газа в атмосфере и производят яркие излучения, связанные с полярными сияниями.Следуя его догадке, Халлинан и его коллеги провели обширную кампанию по наблюдению за коричневым карликом под названием LSRJ 1835 + 3259, используя очень большую решетку (VLA) Национальной радиоастрономической обсерватории, самый мощный радиотелескоп в мире, а также оптические инструменты. в том числе телескоп Паломара Хейла и телескопы обсерватории Кека.Используя VLA, они обнаружили яркий импульс радиоволн, который появился при вращении коричневого карлика.
Объект вращается каждые 2,84 часа, поэтому исследователи смогли наблюдать почти три полных оборота за одну ночь.Затем астрономы использовали телескоп Хейла, чтобы заметить, что коричневый карлик меняет оптические характеристики в тот же период, что и радиоимпульсы. Сосредоточившись на одной из спектральных линий, связанных с возбужденным водородом, — линии излучения h-альфа — они обнаружили, что яркость объекта периодически меняется.
Наконец, Халлинан и его коллеги использовали телескопы Кека для точного измерения яркости коричневого карлика с течением времени — нелегкий подвиг, учитывая, что эти объекты во много тысяч раз слабее, чем наше собственное Солнце. Халлинану и его команде удалось установить, что это водородное излучение является признаком полярных сияний у поверхности коричневого карлика.
«По мере того, как электроны движутся по спирали к атмосфере, они производят радиоизлучение, а затем, когда они попадают в атмосферу, они возбуждают водород в процессе, который происходит на Земле и других планетах, хотя и в десятки тысяч раз более интенсивно», — объясняет Халлинан. «Теперь мы знаем, что такое поведение полярных сияний распространяется от планет до коричневых карликов».В случае коричневых карликов заряженные частицы не могут быть перемещены в их магнитосферу звездным ветром, поскольку звездный ветер не может сделать это. Халлинан говорит, что какой-то другой источник, такой как движущаяся по орбите планета, движущаяся через магнитосферу коричневого карлика, может генерировать ток и создавать полярные сияния. «Но пока мы не нанесем на карту полярное сияние точно, мы не сможем сказать, откуда оно исходит», — говорит он.Он отмечает, что коричневые карлики представляют собой удобную ступеньку для изучения экзопланет, планет, вращающихся вокруг звезд, отличных от нашего Солнца. «Для самых крутых коричневых карликов, которые мы обнаружили, их атмосфера очень похожа на то, что мы ожидаем от многих экзопланет, и вы действительно можете посмотреть на коричневый карлик и изучить его атмосферу, не имея поблизости звезды, что в миллион раз больше. ярче, затмевая ваши наблюдения », — говорит Халлинан.
Так же, как он использовал измерения радиоволн для определения силы магнитных полей вокруг коричневых карликов, он надеется использовать низкочастотные радионаблюдения недавно построенного длинноволнового массива Оуэнс-Вэлли для измерения магнитных полей экзопланет. «Это может быть особенно интересно, потому что наличие у планеты магнитного поля может быть важным фактором обитаемости», — говорит он. «Я пытаюсь составить картину силы и топологии магнитного поля, а также той роли, которую магнитные поля играют при переходе от звезд к коричневым карликам и, в конечном итоге, к планетарному режиму».