Astronomii au detectat primul indiciu al unui câmp magnetic pe o planetă din afara sistemului nostru solar

Cercetătorii au identificat prima semnătură a unui câmp magnetic care înconjoară o planetă în afara sistemului nostru solar. Câmpul magnetic al Pământului acționează ca un scut împotriva particulelor energetice de la soare cunoscute sub numele de vântul solar. Câmpurile magnetice pot juca roluri similare pe alte planete.

O echipă internațională de astronomi a folosit date de la Telescopul spațial Hubble Pentru a descoperi semnătura unui câmp magnetic pe o planetă din afara sistemului nostru solar. Rezultatul este descris într-o lucrare de cercetare din jurnal astronomie naturalăEste prima dată când o astfel de caracteristică este văzută într-un fișier planetă extrasolară.

Câmpul magnetic explică cel mai bine observațiile unei regiuni extinse de particule de carbon încărcate care înconjoară planeta și curg departe de ea într-o coadă lungă. Câmpurile magnetice joacă un rol important în protejarea atmosferei planetelor, așa că capacitatea de a detecta câmpurile magnetice de pe exoplanete este un pas important către o mai bună înțelegere a cum ar putea arăta aceste lumi extraterestre.

Echipa a folosit Hubble pentru a observa exoplaneta HAT-P-11b, a NeptunPlaneta, aflată la 123 de ani lumină de Pământ, trece direct peste fața stelei gazdă de șase ori în ceea ce este cunoscut sub numele de „tranzit”. Observațiile au fost făcute în spectrul luminii ultraviolete, care este dincolo de ceea ce poate vedea ochiul uman.

Hubble a descoperit ioni de carbon – particule încărcate care interacționează cu câmpurile magnetice – care înconjoară planeta în ceea ce este cunoscut sub numele de magnetosferă. Magnetosfera este o regiune din jurul unui corp ceresc (cum ar fi Pământul) formată prin interacțiunea corpului cu vântul solar emanat de steaua gazdă.

Observațiile lui Hubble despre o regiune extinsă de particule de carbon încărcate care înconjoară exoplaneta HAT-P-11b și care curg într-o coadă lungă pot fi explicate cel mai bine prin câmpul său magnetic, prima descoperire de acest fel pe o planetă din afara sistemului nostru solar. Planeta este reprezentată ca un mic cerc lângă centru. Ionii de carbon umplu o zonă vastă. În coada magnetică, care nu este arătată în măsura sa maximă, ionii scapă cu viteze medii observate de aproximativ 100.000 de mile pe oră. 1 UA este egală cu distanța dintre Pământ și Soare. Credit: Lotfi Bengavel / Institutul de Astrofizică, Paris

„Este prima dată când o semnătură a câmpului magnetic al unei exoplanete a fost detectată direct pe o planetă din afara sistemului nostru solar”, a spus Gilda Pallister, profesor asociat de cercetare la Laboratorul Lunar și Planetar al Universității din Arizona și co-autor al studiului. hârtie. autorii. „Un câmp magnetic puternic pe o planetă precum Pământul își poate proteja atmosfera și suprafața de bombardarea directă a particulelor energetice care alcătuiesc vântul solar. Aceste procese afectează foarte mult dezvoltarea vieții pe o planetă precum Pământul, deoarece câmpul magnetic protejează viețuitoarele. din aceste particule energetice.”

Descoperirea magnetosferei HAT-P-11b este un pas important către o mai bună înțelegere a locuinței unei exoplanete. Potrivit cercetătorilor, nu toate planetele și lunile din sistemul nostru solar au propriile lor câmpuri magnetice, iar legătura dintre câmpurile magnetice și posibilitatea de a locui pe o planetă necesită încă studii suplimentare.

„HAT-P-11 b s-a dovedit a fi o țintă foarte interesantă, deoarece observațiile de tranzit ultraviolete ale lui Hubble au relevat o magnetosferă, văzută ca o componentă ionică care se extinde în jurul planetei și o coadă lungă de ioni fugari”, a spus Pallister, adăugând că acest lucru ar putea să fie utilizat Metoda generală pentru detectarea magnetosferelor pe o varietate de exoplanete și pentru evaluarea rolului acestora în potențiala locuință.

Pallister, cercetătorul principal pentru unul dintre programele telescopului spațial Hubble care a observat HAT-P-11b, a contribuit la selectarea acestei ținte specifice pentru studiile ultraviolete. Principala descoperire a fost observarea ionilor de carbon nu numai în regiunea din jurul planetei, ci și într-o coadă lungă care curge departe de planetă cu o viteză medie de 160.000 de mile pe oră. Coada a ajuns în spațiu pentru cel puțin o unitate astronomică, care este distanța dintre Pământ și Soare.

Cercetătorii, conduși de primul autor al lucrării, Lotfi Bengavel de la Institutul de Astrofizică din Paris, au folosit simulări 3D pe computer pentru a modela interacțiunile dintre regiunile superioare ale atmosferei planetei și câmpul magnetic cu vântul solar care vine.

„La fel ca interacțiunea câmpului magnetic al Pământului și a mediului spațial imediat cu vântul solar care influențează, care constă din particule încărcate care călătoresc cu 900.000 de mile pe oră, există interacțiuni între câmpul magnetic al lui HAT-P-11b și spațiul imediat. mediu cu vântul solar care vine de la steaua sa”, a explicat Ballster. Gazda, acestea sunt foarte complexe.

Fizica în magnetosfera Pământului și HAT-P-11b sunt aceleași; Cu toate acestea, apropierea unei exoplanete de steaua sa – doar o douăzecime din distanța de la Pământ la Soare – face ca atmosfera superioară să se încălzească și, în esență, să „fierbe” în spațiu, ducând la formarea cozii magnetice.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că metalicitatea atmosferică a HAT-P-11b – numărul de elemente chimice dintr-un obiect mai greu decât hidrogenul și heliul – este mai mică decât se aștepta. În sistemul nostru solar, planetele gazoase înghețate, Neptun și Uranus, bogat în minerale, dar cu câmpuri magnetice slabe, în timp ce planetele gazoase mult mai mari, Jupiter Și SaturnAre metale scăzute și câmpuri magnetice puternice. Autorii spun că metalele cu atmosferă scăzută ale HAT-P-11b provoacă modelele actuale de formare a exoplanetelor.

„Deși HAT-P-11b are doar 8% din masa lui Jupiter, credem că exoplaneta arată mai mult ca Jupiter mic decât Neptun”, a spus Pallister. „Compoziția atmosferică pe care o vedem pe HAT-P-11b sugerează că este nevoie de mai multă muncă pentru a îmbunătăți teoriile actuale despre modul în care se formează unele exoplanete în general”.

Referință: „Semnături magnetice puternice și o atmosferă săracă în metal a unei exoplanete de mărimea lui Neptun” de Lutfi Ben Javel, Gilda E. Palestre, Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Singh, George Sanz-Forkada, Ofer Cohen, Tiffany Kataria, Gregory W. Henry, Lars Buchhav, Thomas Michal Evans, Hannah R. Wakeford și Mercedes Lopez Morales, 16 decembrie 2021, disponibil aici. astronomie naturală.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Telescopul spațial Hubble este un proiect de cooperare internațională între NASA și Agenția Spațială Europeană. Observațiile au fost făcute prin următoarele programe: Small HST Program #14625 dedicat HAT-P-11b (Principal Investigator Gilda E. Ballester) și Treasury HST Program #14767 numit PanCET: The Exoplanet Comparative Panchromatic Treasury Program (Principal Investigators David K. Singh și Mercedes Lopez Morales).

Lucrarea, „Semnături de magnetism puternic și atmosferă metalică proastă a unei exoplanete de mărimea lui Neptun” a fost publicată în numărul din 16 decembrie al revistei astronomie naturală. Co-autori, pe lângă Ballester și Ben-Jaffel, sunt Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford și Mercedes Lopez Morales.