Впервые астрономы получили прямое подтверждение радиоизлучения, исходящего от экзопланеты, и применили эту информацию для оценки силы магнитного поля далёкого мира. Источником излучения оказалась молодая гигантская планета Бета Живописца b, находящаяся на расстоянии приблизительно 64 световых года от Земли. Повторяющиеся, сильно поляризованные всплески на частотах до 3,5 гигагерца были зафиксированы радиотелескопом MeerKAT. Анализ максимальной частоты излучения позволил ученым оценить магнитное поле в области его возникновения как минимум в 1,25 килогаусса.

Бета Живописца bБета Живописца b – это газовый гигант с массой около 12 масс Юпитера, вращающийся на расстоянии примерно в 10 астрономических единицах от своей звезды. Возраст этой системы оценивается в 23 миллиона лет. Один оборот планеты вокруг звезды занимает около 24 земных года, а её удаленность от звезды позволяет современным инструментам различать эти два объекта. Этот фактор оказался ключевым для установления источника радиосигнала.

Кевин Ортис Себальос, Эдо Бергер и Иветт Сендес провели наблюдения системы Бета Живописца с использованием радиотелескопического массива MeerKAT, расположенного в Южной Африке, четыре раза в 2025 и 2026 годах. Наблюдения осуществлялись в двух частотных диапазонах: от 0,856 до 1,712 гигагерца и от 1,75 до 3,5 гигагерца. В ходе всех четырех сеансов исследователи выявили радиоисточник в районе системы, после чего им предстояло определить его связь со звездой или одной из планет.

Для этого положение радиоисточника было соотнесено с системой координат космической обсерватории Gaia. В качестве ориентиров были использованы девять квазаров, идентифицированных Gaia, и один радиоинтерферометрический калибратор. После учёта статистических и систематических погрешностей установлено, что положение источника совпадает с расчетным положением Бета Живописца b. Гипотеза о том, что сигнал исходит от родительской звезды, не соответствует наблюдениям с отклонением в 4,4 стандартных отклонения, а от другой планеты системы, Бета Живописца c – в 4,8 стандартных отклонения.

Зарегистрированное радиоизлучение представляло собой последовательность быстрых повторяющихся всплесков, разделенных участком с менее интенсивным постоянным сигналом. Степень круговой поляризации этих всплесков колебалась в пределах от 40 до 70 процентов; при этом одно из наблюдений демонстрировало левую круговую поляризацию, а другое – правую. Подобное изменение поляризации можно сравнить с тем, как наблюдается полярное сияние, где ориентация магнитного поля и вращение объекта влияют на видимую поляризацию.

Ученые предполагают, что источником всплесков является электронно-циклотронное мазерное излучение – процесс, при котором ускоренные электроны, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля, генерируют мощный когерентный радиосигнал. Подобные процессы лежат в основе формирования радиоизлучения полярных сияний на планетах Солнечной системы; Земля и газовые гиганты также являются источниками аналогичных сигналов.

Благодаря этому механизму стала возможной оценка напряженности магнитного поля Бета Живописца b: частота электронно-циклотронного излучения напрямую связана с величиной магнитного поля в месте его возникновения. Наиболее сильная поляризация наблюдалась на верхней границе диапазона, доступного для MeerKAT – 3,5 гигагерца, что указывает на магнитное поле не менее 1,25 килогаусса. Авторы работы называют этот результат первым прямым измерением напряженности магнитного поля у экзопланеты.

До этого момента изучение магнитных полей планет за пределами Солнечной системы осуществлялось косвенными методами, и астрономы неоднократно пытались обнаружить их радиоизлучение. Радиовсплески были зарегистрированы у некоторых ультрахолодных карликов, включая объекты планетарной массы, но не всегда удавалось отделить сигнал планеты от активности самой звезды.

Ранее предпринимались попытки обнаружения радиосигналов от экзопланеты Бета Живописца b. В исследовании, представленном в 2023 году, анализ данных, полученных на частотах от 250 до 500 мегагерц с использованием усовершенствованного радиотелескопа Giant Metrewave Radio Telescope, не выявил радиоизлучения от этой планеты. Это позволило установить лишь верхний предел интенсивности такого излучения. Новые исследования были проведены на значительно более высоких частотах и зафиксировали сигналы до 3,5 гигагерца.

Свойства Бета Живописца b соответствуют предполагаемому механизму генерации радиоизлучения. Планета характеризуется быстрым вращением вокруг своей оси: период суток оценивается примерно в девять часов. Такое быстрое вращение, в сочетании с сильным магнитным полем, может поддерживать взаимодействие между магнитосферой и ионосферой планеты. В результате этого взаимодействия электрические токи ускоряют электроны, что приводит к возникновению радиоизлучения, похожего на полярные сияния.

Один из ключевых признаков, подтверждающих эту взаимосвязь, проявился во временных характеристиках всплесков радиосигналов. Между первым и третьим всплесками в одном из наблюдений прошло около восьми часов, что близко к периоду вращения планеты. Исследователи предполагают, что это может быть связано с вращательной модуляцией сигнала, однако для детального определения геометрии магнитного поля потребуются дополнительные наблюдения.

Для исключения других возможных источников радиоизлучения были проведены расчеты. Они показали, что взаимодействие магнитосферы планеты со звездным ветром при известных параметрах системы дает мощность примерно на три порядка ниже наблюдаемой величины. Взаимодействие с гипотетическим спутником, аналогичным системе Юпитер — Ио, также не обеспечивает достаточной мощности: даже в наиболее благоприятных условиях ожидаемый сигнал остается более чем на порядок слабее зарегистрированного постоянного радиоизлучения.

Использование данных о магнитном поле экзопланеты открывает новые возможности для изучения характеристик планет, недоступных для прямого исследования с помощью космических аппаратов. Планетарные магнитные поля тесно связаны с внутренним устройством и принципами работы динамо-механизма, оказывают влияние на взаимодействие атмосферы со звёздным ветром и могут влиять на скорость потери атмосферы. Ранее прямые измерения интенсивности таких полей у экзопланет не проводились.

Полученное минимальное значение в 1,25 килогаусса соответствует теоретическим представлениям о магнитном динамо для молодых массивных газовых гигантов. Бета Живописца b значительно моложе планет Солнечной системы и всё ещё обладает значительным запасом тепла, оставшегося после формирования. Её масса, светимость и измеренное магнитное поле позволяют впервые непосредственно проверить на настоящей экзопланете зависимости, ранее установленные на основе данных о планетах Солнечной системы и маломассивных звёздах.

Проведённые наблюдения не дают возможности установить точное значение интенсивности поля: 1,25 килогаусса – это лишь нижняя граница, поскольку радиоизлучение было зарегистрировано до максимальной доступной частоты в 3,5 гигагерца. Если планета излучает и на более высоких частотах, интенсивность магнитного поля в области возникновения всплесков может оказаться выше.

Сообщение о результатах исследования пока представлено лишь в виде предварительного отчёта и не прошло экспертную оценку. Продолжительные радионаблюдения Бета Живописца b должны продемонстрировать, действительно ли всплески повторяются с периодом вращения планеты, а также способствовать определению наклона и геометрии её магнитного поля.

Предложенный подход может быть адаптирован для изучения других газовых гигантов, которые можно непосредственно наблюдать. Исследователи определили семь дополнительных экзопланет, расположенных в пяти звёздных системах на расстоянии до 45 парсеков, где радиоизлучение планеты потенциально различимо от излучения её звезды. Согласно их расчётам, увеличение чувствительности радиотелескопов примерно в пять-семь раз откроет возможность проведения аналогичных наблюдений и для этих объектов.

Исследование опубликованоРабота опубликована в виде препринта на arXiv и не подвергалась экспертной оценке.