Луны в других планетарных системах может выдать радиоизлучение

Обнаружение экзолун у гигантских планет в зоне обитаемости за пределами Солнечной системы — одно из самых перспективных направлений в сегодняшней астрономии.

Простая статистика подсказывает: таких объектов, даже крупных, может быть очень много. Судите сами: в Солнечной системе крупных спутников газовых гигантов много больше, чем планет земной группы; иные из них имеют плотную атмосферу, а целый ряд — несомненные подлёдные водяные океаны. Вполне возможно, что, располагайся их гиганты (как мы часто видим это в иных системах) достаточно близко к Солнцу, тамошние океаны были бы не подлёдными, а обычными, со всеми фонтанирующими отсюда последствиями.

Вот только экзолуны очень тяжело рассмотреть: даже самая маленькая найденная «Кеплером» планета пока больше луны. (К тому же НАСА, как все помнят, отчаялось реанимировать несчастный «Кеплер», оттого на новые находки рассчитывать пока не приходится.)

Но выход есть, уверена группа товарищей учёных во главе с Хоакином Нойолой (Joaquin P. Noyola) из Техасского университета в Арлингтоне (США). В системе Юпитер — Ио, о которой мы вполне уверенно можем судить и без наблюдений экзолун, есть одна интересная особенность. Движение этой юпитерианской луны вокруг гиганта сопровождается вулканическими выбросами двуокиси серы, которая благодаря малой второй космической скорости спутника покидает его и оказывается в магнитосфере Юпитера, становясь, разумеется, ионизированной.

Вот так вокруг большой планеты образуется тор из плазмы, наклонённый относительно газового гиганта.

Скорость вращения Ио вокруг Юпитера равна 17 км/с, и разница скоростей приводит к тому, что в сверхразрежённой атмосфере Ио возникают токи до нескольких миллионов ампер, что вызывает ионизацию молекул двуокиси серы, а разгоняемые электроны в итоге выдают весьма характерное излучение в радиодиапазоне. Взаимодействие же Ио с плазменным тором вокруг Юпитера ведёт к появлению альфвеновских волн — поперечных магнитогидродинамических плазменных волн, распространяющихся вдоль силовых линий магнитного поля.

В целом радиоизлучение от системы вполне надёжно зарегистрировано земными астрономами. И это заставило их задуматься вот о чём: можно ли использовать тот же механизм для поиска лун гигантских планет в иных системах?

Для такой работы подходят лишь радиотелескопы, работающие в декаметровых диапазонах, и лучшими кандидатами, по мнению авторов исследования, тут являются LWA и LOFAR. Но вот беда: при нынешних данных всё, что они могут, — это найти «луну» вокруг гигантской планеты в близкой системе вроде Эпсилон Эридана b, но только в том случае, если её диаметр будет равен пяти земным. Словом, даже несмотря на большую массу Эпсилон Эридана b, вряд ли у него есть такие спутники. Титан, скажем, или Ганимед в пару и более раз меньше Земли, и для обнаружения таких спутников нам нужен телескоп со значительно большей чувствительностью.

Но ничего недостижимого здесь нет, просто современные радиоастрономические проекты концентрируются в основном не в этих диапазонах, а в миллиметровом — вроде мощного массива радиотелескопов ALMA. В принципе, концентрация на нужных частотах в сочетании с чувствительностью, близкой к Square Kilometre Array — массиву радиотелескопов в Австралии и ЮАР, намеченному ко вводу в 2017 году, — позволят добиться результатов в поиске не слишком больших экзолун в близких к Земле иных планетных системах.

Конечно, такими методами можно будет найти лишь спутники с активным вулканизмом, что далеко не всегда соответствует картине, наблюдаемой в той же Солнечной системе: даже геологически активные луны далеко не всегда щедры на Ио-выбросы. Тем не менее, учитывая немалую численность подобных объектов, надежда есть. И даже больше: вулканическая активность некоторых спутников может быть не в пример выше, а скорость вращения вокруг планеты-гиганта — больше, что в теории может привести к более сильному излучению разогнанных электронов. А значит, и регистрации спутников разумных размеров даже с помощью нынешних радиотелескопов.

Интересно? Хотите ещё? К вашим услугам препринт исследования, опубликованный на сайте arXiv.