Радиотишина вокруг K2-18: наблюдения показали, что звезда почти не разрушает атмосферу своей экзопланеты
Астрономы провели детальный радио-анализ системы K2-18 и пришли к выводу, что её центральная звезда отличается крайне низкой магнитной активностью. Это делает условия вокруг экзопланеты K2-18 b более стабильными и повышает интерес к ней как к возможному кандидату на обитаемость. Результаты особенно важны на фоне недавних данных телескопа «Джеймс Уэбб», обнаруживших в атмосфере планеты метан, углекислый газ и возможные следы диметилсульфида.
Красные карлики спектрального класса M составляют около 70–75% всех звёзд в окрестностях Солнца, поэтому их активность имеет большое значение для исследований экзопланет. Система K2-18 находится на расстоянии 38,1 парсека (≈ 124 световых года) от Земли. Вокруг звезды массой около 0,5 массы Солнца обращается субнептун K2-18 b, расположенный в зоне, где на поверхности теоретически может существовать жидкая вода.
Главная опасность для таких планет — мощное излучение и звёздный ветер, которые могут разрушать атмосферу. Чтобы оценить этот фактор, учёные использовали радиоинтерферометр Very Large Array в США. В течение 12 недель система наблюдалась в трёх диапазонах: S (2–4 ГГц), C (5,5–7,5 ГГц) и X (8–10 ГГц), в разных конфигурациях антенн.
Обработка данных проводилась с применением сглаживания и автоматического удаления радиопомех. Особое внимание пришлось уделить самокалибровке, так как рядом с целью находится яркий квазар QSO B1127+078, создававший сильные помехи.
В результате учёным удалось почти достичь теоретического предела чувствительности. Однако ни в одном диапазоне сигнал от системы K2-18 обнаружен не был. Верхние пределы плотности потока составили 49,8 микроджанского (мера «радио-яркости» очень слабых источников) на луч в S-диапазоне, 17,7 микроджанского в C и 18,0 микроджанского в X. Для круговой поляризации (параметр Стокса V) значения оказались на уровне 21,3, 15,0 и 15,6 микроджанского соответственно.
Эти данные показывают, что звезда излучает в радиодиапазоне крайне слабо. Доля радиоизлучения в её общей энергии меньше одной стомиллионной, что говорит о почти полном отсутствии активности. Такие значения соответствуют известной связи между радио- и рентгеновским излучением звёзд и указывают на то, что звезда находится в «спокойном», пассивном состоянии.
Учёные не выявили никаких признаков радиосигналов, связанных с активностью звезды — ни слабого «фонового» излучения от её короны, ни коротких вспышек, которые могли бы указывать на мощные магнитные процессы. Наблюдения велись с точностью до одной минуты, но сигналы не проявились. Это может быть связано с особенностями магнитного поля звезды или с тем, что излучение «гасится» плотной плазмой вокруг неё. Кроме того, расчёты показывают, что возможные радиосигналы от самой планеты слишком низкочастотные и не проходят через атмосферу Земли, поэтому с поверхности их обнаружить невозможно.
Совмещение радиоданных с рентгеновскими наблюдениями, показывающими светимость порядка 1027 эрг/с, указывает на магнитную «инертность» звезды возрастом около 2,4 млрд лет. Для K2-18 b это означает крайне медленную потерю атмосферы — менее 1% массы за всю историю системы. Кроме того, низкая активность снижает влияние пятен и вспышек на спектры планеты, повышая надёжность интерпретации данных JWST. В результате K2-18 рассматривается как редкий пример стабильной экзопланетной системы, удобной для изучения атмосфер и возможных биомаркеров в условиях минимального радиационного воздействия.