Οι αστρονόμοι εντόπισαν την πρώτη ένδειξη μαγνητικού πεδίου σε έναν πλανήτη έξω από το ηλιακό μας σύστημα

Οι ερευνητές εντόπισαν την πρώτη υπογραφή ενός μαγνητικού πεδίου που περιβάλλει έναν πλανήτη έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Το μαγνητικό πεδίο της Γης λειτουργεί ως ασπίδα ενάντια στα ενεργειακά σωματίδια από τον ήλιο, γνωστά ως ηλιακός άνεμος. Τα μαγνητικά πεδία μπορούν να παίξουν παρόμοιους ρόλους σε άλλους πλανήτες.

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων χρησιμοποίησε δεδομένα από Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble Να ανακαλύψουμε την υπογραφή ενός μαγνητικού πεδίου σε έναν πλανήτη έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Το αποτέλεσμα περιγράφεται σε μια ερευνητική εργασία στο περιοδικό φυσική αστρονομίαΑυτή είναι η πρώτη φορά που εμφανίζεται ένα τέτοιο χαρακτηριστικό σε ένα αρχείο εξωηλιακός πλανήτης.

Το μαγνητικό πεδίο εξηγεί καλύτερα τις παρατηρήσεις μιας εκτεταμένης περιοχής φορτισμένων σωματιδίων άνθρακα που περιβάλλουν τον πλανήτη και ρέουν μακριά από αυτόν σε μια μακριά ουρά. Τα μαγνητικά πεδία διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην προστασία της ατμόσφαιρας των πλανητών, επομένως η δυνατότητα ανίχνευσης μαγνητικών πεδίων από εξωπλανήτες είναι ένα σημαντικό βήμα προς την καλύτερη κατανόηση του πώς μπορεί να μοιάζουν αυτοί οι εξωγήινοι κόσμοι.

Η ομάδα χρησιμοποίησε το Hubble για να παρατηρήσει τον εξωπλανήτη HAT-P-11b, α ΠοσειδώναςΟ πλανήτης, 123 έτη φωτός από τη Γη, περνά ακριβώς από το πρόσωπο του άστρου που φιλοξενεί έξι φορές σε αυτό που είναι γνωστό ως «διέλευση». Οι παρατηρήσεις έγιναν στο φάσμα υπεριώδους φωτός, το οποίο είναι πέρα ​​από αυτό που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι.

Ο Hubble ανακάλυψε ιόντα άνθρακα – φορτισμένα σωματίδια που αλληλεπιδρούν με μαγνητικά πεδία – που περιβάλλουν τον πλανήτη σε αυτό που είναι γνωστό ως μαγνητόσφαιρα. Η μαγνητόσφαιρα είναι μια περιοχή γύρω από ένα ουράνιο σώμα (όπως η Γη) που σχηματίζεται από την αλληλεπίδραση του σώματος με τον ηλιακό άνεμο που προέρχεται από το άστρο-ξενιστή.

Οι παρατηρήσεις του Hubble για μια εκτεταμένη περιοχή φορτισμένων σωματιδίων άνθρακα που περιβάλλουν τον εξωπλανήτη HAT-P-11b και ρέουν μακριά σε μια μακριά ουρά μπορούν να εξηγηθούν καλύτερα από το μαγνητικό του πεδίο, την πρώτη τέτοια ανακάλυψη σε έναν πλανήτη έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Ο πλανήτης απεικονίζεται ως ένας μικρός κύκλος κοντά στο κέντρο. Τα ιόντα άνθρακα γεμίζουν μια τεράστια περιοχή. Στη μαγνητική ουρά, η οποία δεν φαίνεται στη μέγιστη έκτασή της, τα ιόντα διαφεύγουν με μέσες παρατηρούμενες ταχύτητες περίπου 100.000 μιλίων την ώρα. 1 AU ισούται με την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Πηγή: Lotfi Bengavel / Ινστιτούτο Αστροφυσικής, Παρίσι

«Είναι η πρώτη φορά που μια υπογραφή μαγνητικού πεδίου ενός εξωπλανήτη ανιχνεύεται άμεσα σε έναν πλανήτη έξω από το ηλιακό μας σύστημα», δήλωσε η Gilda Pallister, αναπληρώτρια καθηγήτρια έρευνας στο Σεληνιακό και Πλανητικό Εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Αριζόνα και συν-συγγραφέας του χαρτί. συγγραφείς. “Ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο σε έναν πλανήτη όπως η Γη μπορεί να προστατεύσει την ατμόσφαιρα και την επιφάνειά του από τον άμεσο βομβαρδισμό των ενεργειακών σωματιδίων που συνθέτουν τον ηλιακό άνεμο. Αυτές οι διαδικασίες επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη της ζωής σε έναν πλανήτη όπως η Γη, επειδή το μαγνητικό πεδίο προστατεύει τα ζωντανά όντα από αυτά τα ενεργητικά σωματίδια».

Η ανακάλυψη της μαγνητόσφαιρας του HAT-P-11b είναι ένα σημαντικό βήμα προς την καλύτερη κατανόηση της κατοικιμότητας ενός εξωπλανήτη. Σύμφωνα με ερευνητές, δεν έχουν όλοι οι πλανήτες και τα φεγγάρια στο ηλιακό μας σύστημα τα δικά τους μαγνητικά πεδία και η σύνδεση μεταξύ των μαγνητικών πεδίων και της δυνατότητας κατοικιμότητας σε έναν πλανήτη χρειάζεται περαιτέρω μελέτη.

«Το HAT-P-11 b έχει αποδειχθεί πολύ συναρπαστικός στόχος, επειδή οι υπεριώδεις παρατηρήσεις διέλευσης του Hubble αποκάλυψαν μια μαγνητόσφαιρα, που θεωρείται ως ένα ιονικό συστατικό που εκτείνεται γύρω από τον πλανήτη και μια μακριά ουρά φυγόπονων ιόντων», είπε ο Pallister, προσθέτοντας ότι αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί Η γενική μέθοδος για την ανίχνευση μαγνητοσφαιρών σε μια ποικιλία εξωπλανητών και για την αξιολόγηση του ρόλου τους στην πιθανή κατοικησιμότητα.

Ο Pallister, ο κύριος ερευνητής για ένα από τα προγράμματα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble που παρατήρησε το HAT-P-11b, συνέβαλε στην επιλογή αυτού του συγκεκριμένου στόχου για μελέτες υπεριώδους ακτινοβολίας. Η κύρια ανακάλυψη ήταν η παρατήρηση ιόντων άνθρακα όχι μόνο στην περιοχή γύρω από τον πλανήτη, αλλά και σε μια μακριά ουρά που ρέει μακριά από τον πλανήτη με μέση ταχύτητα 100.000 μιλίων την ώρα. Η ουρά έφτασε στο διάστημα για τουλάχιστον μία αστρονομική μονάδα, που είναι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον πρώτο συγγραφέα της εργασίας, Lotfi Bengavel του Ινστιτούτου Αστροφυσικής στο Παρίσι, χρησιμοποίησαν τρισδιάστατες προσομοιώσεις υπολογιστή για να μοντελοποιήσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των περιοχών της ανώτερης ατμόσφαιρας του πλανήτη και του μαγνητικού πεδίου με τον εισερχόμενο ηλιακό άνεμο.

«Ακριβώς όπως η αλληλεπίδραση του μαγνητικού πεδίου της Γης και του άμεσου διαστημικού περιβάλλοντος με τον επηρεαζόμενο ηλιακό άνεμο, ο οποίος αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια που ταξιδεύουν με 900.000 μίλια την ώρα, υπάρχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ του μαγνητικού πεδίου του HAT-P-11b και του άμεσου διαστήματος περιβάλλον με τον ηλιακό άνεμο να προέρχεται από το αστέρι του», εξήγησε ο Ballster. Host, αυτά είναι πολύ περίπλοκα.

Η φυσική στη μαγνητόσφαιρα της Γης και στο HAT-P-11b είναι η ίδια. Ωστόσο, η εγγύτητα ενός εξωπλανήτη με το άστρο του -μόνο το ένα εικοστό της απόστασης από τη Γη στον Ήλιο- προκαλεί τη θέρμανση της ανώτερης ατμόσφαιρας και ουσιαστικά «βράζει» στο διάστημα, οδηγώντας στο σχηματισμό της μαγνητικής ουράς.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η ατμοσφαιρική μεταλλικότητα του HAT-P-11b – ο αριθμός των χημικών στοιχείων σε ένα αντικείμενο βαρύτερο από το υδρογόνο και το ήλιο – είναι χαμηλότερη από το αναμενόμενο. Στο ηλιακό μας σύστημα, οι παγωμένοι αέριοι πλανήτες, ο Ποσειδώνας και Ουρανός, πλούσιο σε ορυκτά αλλά με ασθενή μαγνητικά πεδία, ενώ οι πολύ μεγαλύτεροι αέριοι πλανήτες, Ζεύς Και ΚρόνοςΈχει χαμηλά μέταλλα και ισχυρά μαγνητικά πεδία. Οι συγγραφείς λένε ότι τα μέταλλα χαμηλής ατμόσφαιρας του HAT-P-11b προκαλούν τα σημερινά μοντέλα σχηματισμού εξωπλανητών.

«Παρόλο που το HAT-P-11b είναι μόνο το 8% της μάζας του Δία, πιστεύουμε ότι ο εξωπλανήτης μοιάζει περισσότερο με μικρό Δία παρά με Ποσειδώνα», είπε ο Πάλιστερ. “Η ατμοσφαιρική σύνθεση που βλέπουμε στο HAT-P-11b υποδηλώνει ότι χρειάζεται περισσότερη δουλειά για να βελτιωθούν οι τρέχουσες θεωρίες για το πώς σχηματίζονται γενικά ορισμένοι εξωπλανήτες.”

Αναφορά: «Ισχυρές μαγνητικές υπογραφές και μια φτωχή σε μέταλλο ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη μεγέθους Ποσειδώνα» από τους 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 και Mercedes Lopez Morales, 16 Δεκεμβρίου 2021, Διαθέσιμο εδώ. φυσική αστρονομία.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ NASA και του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος. Οι παρατηρήσεις έγιναν μέσω των ακόλουθων προγραμμάτων: Small HST Program #14625 αφιερωμένο στο HAT-P-11b (Principal Investigator Gilda E. Ballester) και Treasury HST Program #14767 με το όνομα PanCET: The Exoplanet Comparative Panchromatic Treasury Program (Principal Investigators David K. και Mercedes Lopez Morales).

Η εργασία, “Signatures of Strong Magnetism and Bad Metallic Atmosphere of a Neptune-Sized Exoplanet” δημοσιεύτηκε στο τεύχος 16 Δεκεμβρίου του φυσική αστρονομία. Συν-συγγραφείς εκτός από τους Ballester και Ben-Jaffel είναι οι Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford και Mercedes Lopez Morales.