Астрономите откриха първата индикация за магнитно поле на планета извън нашата слънчева система

Изследователите са идентифицирали първия сигнатур на магнитно поле, обграждащо планета извън нашата слънчева система. Магнитното поле на Земята действа като щит срещу енергийни частици от слънцето, известни като слънчев вятър. Магнитните полета могат да играят подобни роли на други планети.

Международен екип от астрономи използва данни от Космически телескоп Хъбъл Да открием подписа на магнитно поле на планета извън нашата слънчева система. Резултатът е описан в изследователска статия в списанието естествена астрономияТова е първият път, когато подобна функция се вижда във файл извънслънчева планета.

Магнитното поле обяснява най-добре наблюденията на разширена област от заредени въглеродни частици, които обграждат планетата и се оттичат от нея в дълга опашка. Магнитните полета играят важна роля в защитата на атмосферите на планетите, така че възможността за откриване на магнитни полета от екзопланети е важна стъпка към по-добро разбиране на това как биха изглеждали тези извънземни светове.

Екипът използва Хъбъл, за да наблюдава екзопланетата HAT-P-11b, a НептунПланетата, на 123 светлинни години от Земята, минава директно през лицето на своята звезда-домакин шест пъти в това, което е известно като „транзит“. Наблюденията са направени в спектъра на ултравиолетовата светлина, който е извън това, което човешкото око може да види.

Хъбъл открива въглеродни йони – заредени частици, които взаимодействат с магнитни полета – заобикалящи планетата в това, което е известно като магнитосфера. Магнитосферата е област около небесно тяло (като Земята), образувано от взаимодействието на тялото със слънчевия вятър, излъчван от звездата-домакин.

Наблюденията на Хъбъл на разширена област от заредени въглеродни частици, обграждащи екзопланетата HAT-P-11b и излитащи в дълга опашка, могат да бъдат обяснени най-добре с нейното магнитно поле, първото подобно откритие на планета извън нашата слънчева система. Планетата е изобразена като малък кръг близо до центъра. Въглеродните йони запълват огромна площ. В магнитната опашка, която не е показана в максималната си степен, йоните излизат със средни наблюдавани скорости от около 100 000 мили в час. 1 AU е равно на разстоянието между Земята и Слънцето. Кредит: Лотфи Бенгавел / Институт по астрофизика, Париж

„Това е първият път, когато сигнатура от магнитно поле на екзопланета е била директно открита на планета извън нашата слънчева система“, каза Гилда Палистър, доцент по научни изследвания в Лунната и планетарна лаборатория на Университета на Аризона и съавтор на книгата. хартия. автори. „Силно магнитно поле на планета като Земята може да защити нейната атмосфера и повърхност от директно бомбардиране на енергийни частици, които съставляват слънчевия вятър. Тези процеси влияят значително върху развитието на живота на планета като Земята, защото магнитното поле защитава живите същества от тези енергийни частици.“

Откриването на магнитосферата на HAT-P-11b е важна стъпка към по-добро разбиране на обитаемостта на екзопланета. Според изследователи не всички планети и луни в нашата слънчева система имат свои собствени магнитни полета и връзката между магнитните полета и възможността за обитаване на планетата все още се нуждае от допълнително проучване.

„HAT-P-11 b се оказа много вълнуваща цел, тъй като ултравиолетовите транзитни наблюдения на Хъбъл разкриха магнитосфера, разглеждана като йонен компонент, простиращ се около планетата и дълга опашка от бегъл йони“, каза Палистър, добавяйки, че това може да да се използва Общият метод за откриване на магнитосфери на различни екзопланети и за оценка на тяхната роля в потенциалната обитаемост.

Палистър, главен изследовател на една от програмите на космическия телескоп Хъбъл, която наблюдава HAT-P-11b, допринесе за избора на тази специфична цел за ултравиолетови изследвания. Основното откритие беше наблюдението на въглеродни йони не само в района около планетата, но и в дълга опашка, която се оттича от планетата със средна скорост от 100 000 мили в час. Опашката достигна пространството за поне една астрономическа единица, което е разстоянието между Земята и Слънцето.

Изследователите, водени от първия автор на статията, Лотфи Бенгавел от Института по астрофизика в Париж, използваха 3D компютърни симулации, за да моделират взаимодействията между горните области на атмосферата на планетата и магнитното поле с входящия слънчев вятър.

„Точно като взаимодействието на магнитното поле на Земята и непосредствената космическа среда с влияещия слънчев вятър, който се състои от заредени частици, пътуващи с 900 000 мили в час, има взаимодействия между магнитното поле на HAT-P-11b и непосредственото пространство среда със слънчевия вятър, идващ от неговата звезда“, обясни Балстър. Домакин, те са много сложни.

Физиката в земната магнитосфера и HAT-P-11b са еднакви; Въпреки това, близостта на една екзопланета до нейната звезда – само една двадесета от разстоянието от Земята до Слънцето – кара горната атмосфера да се затопли и по същество да „кипи“ в космоса, което води до образуването на магнитната опашка.

Изследователите също така откриха, че атмосферната металност на HAT-P-11b – броят на химичните елементи в обект, по-тежък от водорода и хелия – е по-нисък от очакваното. В нашата слънчева система ледените газови планети Нептун и Уран, богати на минерали, но със слаби магнитни полета, докато много по-големите газообразни планети, Юпитер И СатурнИма ниско съдържание на метали и силни магнитни полета. Авторите казват, че нискоатмосферните метали на HAT-P-11b предизвикват настоящите модели на формиране на екзопланети.

„Въпреки че HAT-P-11b е само 8% от масата на Юпитер, ние смятаме, че екзопланетата прилича повече на малък Юпитер, отколкото на Нептун“, каза Палистър. „Съставът на атмосферата, който виждаме на HAT-P-11b, предполага, че е необходима повече работа за подобряване на настоящите теории за това как се образуват някои екзопланети като цяло.“

Справка: „Силни магнитни сигнатури и бедна на метал атмосфера на екзопланета с размерите на Нептун“ от Лутфи Бен Джавел, Джилда Е. Палестре, Антонио Гарсия Муньос, Панайотис Лавас, Дейвид К. Сингх, Джордж Санц-Форкада, Офер Коен, Тифани Катария, Грегъри У. Хенри, Ларс Бухав, Томас Михал Евънс, Хана Р. Уейкфорд и Мерцедес Лопес Моралес, 16 декември 2021 г., налични тук. естествена астрономия.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Космическият телескоп Хъбъл е международен проект за сътрудничество между НАСА и Европейската космическа агенция. Наблюденията бяха направени чрез следните програми: Малка HST програма #14625, посветена на HAT-P-11b (главен изследовател Гилда Е. Балестър) и програма HST на Министерството на финансите #14767, наречена PanCET: Сравнителна програма за панхроматична съкровищница на Exoplanet (главни изследователи на S Дейвид К. и Мерцедес Лопес Моралес).

Документът „Сигнатури на силен магнетизъм и лоша метална атмосфера на екзопланета с размер на Нептун“ беше публикуван в изданието на 16 декември на естествена астрономия. Съавтори освен Балестър и Бен-Джафел са Антонио Гарсия Муньос, Панайотис Лавас, Дейвид К. Уейкфорд и Мерцедес Лопес Моралес.