Umelcova predstava HAT-P-11b, exoplanéty obiehajúcej okolo svojej hostiteľskej hviezdy asi v jednej dvadsiatine vzdialenosti od Zeme k Slnku. Poďakovanie: Dennis Bagram/University of Geneva

Výskumníci identifikovali prvý znak magnetického poľa obklopujúceho planétu mimo našej slnečnej sústavy. Magnetické pole Zeme pôsobí ako štít proti energetickým časticiam zo slnka známym ako slnečný vietor. Magnetické polia môžu hrať podobnú úlohu na iných planétach.

Medzinárodný tím astronómov použil údaje z Hubblov vesmírny teleskop Objaviť podpis magnetického poľa na planéte mimo našej slnečnej sústavy. Výsledok je opísaný vo výskumnej práci v časopise prírodná astronómiaToto je prvýkrát, čo bola takáto funkcia zaznamenaná v súbore extrasolárna planéta.

Magnetické pole najlepšie vysvetľuje pozorovania rozšírenej oblasti nabitých uhlíkových častíc, ktoré obklopujú planétu a prúdia od nej v dlhom chvoste. Magnetické polia hrajú dôležitú úlohu pri ochrane atmosféry planét, takže schopnosť detekovať magnetické polia z exoplanét je dôležitým krokom k lepšiemu pochopeniu toho, ako môžu tieto cudzie svety vyzerať.

Tím použil HST na pozorovanie exoplanéty HAT-P-11b, a NeptúnPlanéta, vzdialená 123 svetelných rokov od Zeme, prejde šesťkrát priamo cez tvár svojej hostiteľskej hviezdy, čo je známe ako „tranzit“. Pozorovania sa uskutočnili v spektre ultrafialového svetla, ktoré je mimo toho, čo ľudské oko dokáže vidieť.

Hubble objavil uhlíkové ióny – nabité častice, ktoré interagujú s magnetickými poľami – obklopujúce planétu v oblasti známej ako magnetosféra. Magnetosféra je oblasť okolo nebeského telesa (ako je Zem) vytvorená interakciou tela so slnečným vetrom vychádzajúcim z hostiteľskej hviezdy.

Pozorovania Hubbleovho teleskopu rozšírenej oblasti nabitých uhlíkových častíc obklopujúcich exoplanétu HAT-P-11b a prúdiacich preč v dlhom chvoste možno najlepšie vysvetliť jej magnetickým poľom, prvým takýmto objavom na planéte mimo našej slnečnej sústavy. Planéta je znázornená ako malý kruh blízko stredu. Ióny uhlíka vypĺňajú obrovskú oblasť. V magnetickom chvoste, ktorý nie je zobrazený v maximálnom rozsahu, ióny unikajú priemernou pozorovanou rýchlosťou asi 100 000 míľ za hodinu. 1 AU sa rovná vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. Poďakovanie: Lotfi Bengavel / Inštitút astrofyziky, Paríž

„Je to prvýkrát, čo bol podpis magnetického poľa exoplanéty priamo detegovaný na planéte mimo našej slnečnej sústavy,“ povedala Gilda Pallister, docentka výskumu lunárneho a planetárneho laboratória Univerzity v Arizone a spoluautorka štúdie. papier. autorov. „Silné magnetické pole na planéte, ako je Zem, môže chrániť jej atmosféru a povrch pred priamym bombardovaním energetickými časticami, z ktorých sa skladá slnečný vietor. Tieto procesy výrazne ovplyvňujú vývoj života na planéte, ako je Zem, pretože magnetické pole chráni živé organizmy.“ z týchto energetických častíc.“

Objav magnetosféry HAT-P-11b je dôležitým krokom k lepšiemu pochopeniu obývateľnosti exoplanéty. Podľa výskumníkov nie všetky planéty a mesiace v našej slnečnej sústave majú svoje vlastné magnetické polia a súvislosť medzi magnetickými poľami a obývateľnosťou planéty si ešte vyžaduje ďalšie štúdium.

„HAT-P-11b sa ukázal ako veľmi vzrušujúci cieľ, pretože pozorovania prechodu ultrafialovým svetlom z Hubbleovho teleskopu odhalili magnetosféru, ktorá je vnímaná ako iónová zložka rozprestierajúca sa okolo planéty a dlhý chvost prchavých iónov,“ povedal Pallister a dodal, že by to mohlo byť použitý Všeobecná metóda na detekciu magnetosfér na rôznych exoplanétach a na hodnotenie ich úlohy v obývateľnosti.

Pallister, hlavný výskumník jedného z programov Hubbleovho vesmírneho teleskopu, ktorý pozoroval HAT-P-11b, prispel k výberu tohto špecifického cieľa pre ultrafialové štúdie. Hlavným objavom bolo pozorovanie iónov uhlíka nielen v oblasti okolo planéty, ale aj v dlhom chvoste, ktorý prúdi preč od planéty priemernou rýchlosťou 100 000 míľ za hodinu. Chvost dosiahol priestor aspoň na jednu astronomickú jednotku, čo je vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom.

Výskumníci, vedení prvým autorom článku, Lotfi Bengavelom z Inštitútu astrofyziky v Paríži, použili 3D počítačové simulácie na modelovanie interakcií medzi oblasťami hornej atmosféry planéty a magnetickým poľom s prichádzajúcim slnečným vetrom.

„Rovnako ako interakcia magnetického poľa Zeme a bezprostredného vesmírneho prostredia s ovplyvňujúcim slnečným vetrom, ktorý pozostáva z nabitých častíc pohybujúcich sa rýchlosťou 900 000 míľ za hodinu, existujú interakcie medzi magnetickým poľom HAT-P-11b a bezprostredným priestorom. prostredie so slnečným vetrom pochádzajúcim z jeho hviezdy,“ vysvetlil Ballster.Hostiteľ, tieto sú veľmi zložité.

Fyzika v magnetosfére Zeme a HAT-P-11b sú rovnaké; Blízkosť exoplanéty k jej hviezde – iba jedna dvadsatina vzdialenosti od Zeme k Slnku – však spôsobuje otepľovanie hornej atmosféry a v podstate „varenie“ vo vesmíre, čo vedie k vytvoreniu magnetického chvosta.

Vedci tiež zistili, že atmosférická metalicita HAT-P-11b – počet chemických prvkov v objekte ťažšom ako vodík a hélium – je nižšia, ako sa očakávalo. V našej slnečnej sústave sú ľadové plynné planéty Neptún a Uránbohaté na minerály, ale so slabými magnetickými poľami, zatiaľ čo oveľa väčšie plynné planéty, Jupiter A SaturnMá nízky obsah kovov a silné magnetické polia. Autori tvrdia, že kovy HAT-P-11b s nízkou atmosférou spochybňujú súčasné modely tvorby exoplanét.

„Hoci HAT-P-11b má iba 8% hmotnosti Jupitera, myslíme si, že exoplanéta vyzerá skôr ako malý Jupiter ako Neptún,“ povedal Pallister. „Atmosférické zloženie, ktoré vidíme na HAT-P-11b, naznačuje, že je potrebná ďalšia práca na zlepšenie súčasných teórií o tom, ako sa vo všeobecnosti formujú niektoré exoplanéty.“

Odkaz: „Silné magnetické podpisy a na kov chudobná atmosféra exoplanéty veľkosti Neptúna“ od 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 a Mercedes Lopez Morales, 16. decembra 2021, k dispozícii tu. prírodná astronómia.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Hubbleov vesmírny teleskop je projekt medzinárodnej spolupráce medzi NASA a Európska vesmírna agentúra. Pozorovania sa uskutočnili prostredníctvom nasledujúcich programov: Malý HST program č. 14625 venovaný HAT-P-11b (hlavná výskumníčka Gilda E. Ballesterová) a Treasury HST Program č. 14767 s názvom PanCET: The Exoplanet Comparative Panchromatic Treasury Program (hlavní výskumníci David K. Singh a Mercedes Lopez Morales).

Príspevok „Podpisy silného magnetizmu a zlá kovová atmosféra exoplanéty veľkosti Neptúna“ bol uverejnený vo vydaní 16. decembra prírodná astronómia. Spoluautormi okrem Ballestera a Ben-Jaffela sú Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford a Mercedes Lopez Morales.