Не выбрасывайте старые жесткие диски. Оказывается, на них могут храниться открытия, на которые раньше требовалось 180 лет наблюдений

Астрономы ежегодно собирают огромные объемы данных, которые физически не успевают обработать. Большая часть информации отправляется в архивы и годами остается без внимания. Новое исследование показывает, что некоторые важнейшие открытия могут уже скрываться в этих забытых данных.

Ученые повторно обработали старые наблюдения радиотелескопов и обнаружили короткие радиосигналы от ближайших звезд, в том числе от систем, где есть экзопланеты. Часть этих сигналов может быть связана с магнитным взаимодействием между звездами и их планетами — эффектом, который давно предсказывала теория, но который крайне редко удавалось наблюдать напрямую. Это открывает новый способ изучения магнитных полей за пределами Солнечной системы, что критически важно для понимания того, как планеты развиваются и сохраняют стабильность.

Почему эти сигналы раньше оставались незамеченными? Радиотелескопы вроде LOFAR охватывают широкие участки неба за один сеанс наблюдения. В каждом таком сеансе одновременно фиксируются сигналы от множества звезд, но традиционные методы анализа превращают всю эту информацию в статичные изображения. Такой подход хорош для картирования далеких космических структур, но он безвозвратно теряет данные о том, как радиоизлучение меняется за короткие промежутки времени.

Главная проблема заключалась в практической невозможности такого анализа. Отслеживать быстрые изменения радиосигналов от сотен звезд по отдельности потребовало бы наблюдений длительностью гораздо дольше человеческой жизни. Поэтому радиоастрономы почти не пытались искать быстро меняющиеся сигналы от звезд и планет в больших массивах данных.

Исследователи решили эту проблему, разработав метод под названием мультиплексная интерферометрическая радиоспектроскопия (RIMS). Вместо того чтобы сжимать наблюдения в неподвижные картинки, RIMS сохраняет информацию об изменениях во времени и разделяет радиосигналы по направлениям. Это позволяет следить за изменениями радиоизлучения от многих звезд одновременно, секунда за секундой, в рамках одного наблюдения.

Чтобы проверить метод, команда применила RIMS к данным обзора неба LoTSS, собранным телескопом LOFAR более чем за полтора года. Только из этого архива удалось извлечь около 200 тысяч спектров с временным разрешением от близких звезд и систем с планетами. Сирил Тассе, ведущий автор исследования из Парижской обсерватории, отметил, что RIMS использует каждую секунду наблюдений в сотнях направлений на небе. То, что раньше делалось для каждого источника по отдельности, теперь можно делать одновременно. Без этого метода потребовалось бы почти 180 лет целенаправленных наблюдений, чтобы достичь того же уровня обнаружения.

Повторно обработанные данные выявили мощные радиовсплески, связанные с экстремальной активностью звезд — явлением, похожим на крупные солнечные извержения. Некоторые всплески показали сильную круговую поляризацию, что характерно для магнитных процессов. Несколько таких событий соответствуют теоретическим ожиданиям электромагнитного взаимодействия между звездой и близко вращающейся планетой, хотя полностью исключить влияние звездной активности пока нельзя. Один из ярких примеров — система GJ 687.

Джейк Тернер, один из авторов исследования, пояснил, что результаты указывают на возможность того, что некоторые радиовсплески, особенно из системы GJ 687, согласуются с тем, что близкая к звезде планета возмущает звездное магнитное поле и провоцирует интенсивное радиоизлучение. Моделирование показывает, что эти всплески позволяют оценить магнитное поле планеты GJ 687 b размером с Нептун, предлагая редкий косвенный способ изучения магнитных полей миров за пределами нашей Солнечной системы.

Магнитные поля влияют на то, как планеты теряют атмосферу, взаимодействуют со звездным излучением и эволюционируют на протяжении долгих периодов. Магнитное поле Земли, например, защищает планету от заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Однако, несмотря на их важность, измерить магнитные поля экзопланет было практически невозможно. Это исследование демонстрирует, что низкочастотные радиоданные могут предложить косвенное решение. Выявляя радиоизлучение, возникающее из-за магнитных взаимодействий, RIMS дает практический способ изучать планетный магнетизм сразу во многих системах.

Метод уже испытали на другом инструменте — французском телескопе NenuFAR, где был обнаружен всплеск, который может стать лишь вторым зарегистрированным случаем радиоизлучения, связанного с экзопланетой. Однако подтверждение критически важно. Сами звезды способны генерировать мощные радиовсплески, и чтобы отделить планетные эффекты от звездной активности, нужны дополнительные наблюдения.

Тернер добавил, что команда сейчас проводит целенаправленные повторные наблюдения, чтобы подтвердить планетное происхождение обоих сигналов. Подтвержденное обнаружение открыло бы мощный новый способ изучения магнитного поля экзопланет. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.