Los astrónomos han descubierto el primer signo de un campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar.

La impresión del artista de HAT-P-11b, un exoplaneta que orbita alrededor de su estrella anfitriona a solo una vigésima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. Préstamo: Dennis Bajram / Gen University

Los investigadores han descubierto el primer signo de un campo magnético que rodea al planeta fuera de nuestro sistema solar. El campo magnético de la Tierra actúa como un escudo contra las partículas de energía del sol, conocidas como viento solar. Los campos magnéticos pueden jugar un papel similar en otros planetas.

Un equipo internacional de astrónomos utilizó los datos. telescopio espacial Hubble para descubrir la firma de un campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar. Un hallazgo descrito en la revista Astronomía naturalEsta es la primera vez que se utiliza una función de este tipo. exoplaneta.

El campo magnético explica mejor las observaciones del círculo expandido de partículas de carbono cargadas que rodean al planeta, dejándolo con una cola larga. Los campos magnéticos juegan un papel crucial en la protección de la atmósfera del planeta, por lo que la capacidad de detectar los campos magnéticos de los exoplanetas es un paso hacia una mejor comprensión de cómo podrían ser estos mundos alienígenas.

El equipo utilizó el Hubble para observar el exoplaneta HAT-P-11b Neptuno– A 123 años luz de la Tierra, el planeta pasa seis veces directamente frente a su estrella anfitriona, conocida como «tránsito». Las observaciones se realizaron en el espectro de la luz ultravioleta, que simplemente supera al ojo humano.

Hubble ha descubierto iones de carbono, partículas cargadas que interactúan con los campos magnéticos que rodean al planeta, conocidos como magnetosfera. La magnetosfera es el área alrededor de un objeto celeste (como la Tierra) que se forma por la interacción del viento anfitrión con el viento solar.

Las observaciones del Hubble de la región extendida de partículas de carbono cargadas que rodean al exoplaneta HAT-P-11b և que sale con una cola larga se explican mejor por el campo magnético, el primer descubrimiento de este tipo en un planeta fuera del sistema solar. El planeta se representa como un pequeño círculo cerca del centro. Los iones de carbono llenan ese enorme espacio. En una cola magnética que no está completamente expuesta, los iones salen a una velocidad promedio de aproximadamente 100,000 millas por hora. 1 AU es igual a la distancia entre la Tierra. Préstamo: Lotfi Ben-Jafel / Instituto de Astrofísica, París

«Esta es la primera vez que la firma del campo magnético del exoplaneta se encuentra directamente en un planeta fuera de nuestro sistema solar», dijo Gilda Ballaster, coautora de un artículo de un profesor de investigación del Laboratorio de Planetas Lunar de la Universidad de Arizona. autores. “Un fuerte campo magnético en un planeta como la Tierra puede proteger la superficie de su atmósfera del bombardeo directo de partículas de energía que forman el viento solar. «Estos procesos afectan en gran medida la evolución de la vida en un planeta como la Tierra, porque el campo magnético protege a los organismos de estas partículas de energía».

El descubrimiento de la magnetosfera HAT-P-11b es un paso significativo hacia una mejor comprensión del hábitat de los exoplanetas. No todos los planetas y satélites de nuestro sistema solar tienen sus propios campos magnéticos, y la relación entre los «campos magnéticos» y el hábitat del planeta aún necesita más estudios, dicen los investigadores.

«HAT-P-11b ha demostrado ser un objetivo muy emocionante, ya que las observaciones del tránsito UV del Hubble han revelado la magnetosfera, que se ve como un componente iónico que se extiende alrededor del planeta, una larga cola de iones que se escapan», dijo Balaster. Este método general se puede utilizar para detectar magnetosferas en varios exoplanetas y evaluar su papel en el hábitat potencial.

Ballaster, investigador principal de uno de los programas del telescopio espacial Hubble que observó HAT-P-11b, ayudó a seleccionar este objetivo en particular para la investigación ultravioleta. El principal descubrimiento fue la observación de iones de carbono no solo en la región que rodea al planeta, sino también en una larga cola que se aleja del planeta a una velocidad promedio de 100,000 millas por hora. La cola alcanzó el espacio al menos a una unidad astronómica de distancia del Ar de la Tierra.

Los investigadores, dirigidos por Lottie Ben-Jaffel, la primera autora del Instituto de Astrofísica de París, luego utilizaron simulaciones por computadora en 3D para modelar la interacción del campo magnético del campo magnético entrante con el viento solar entrante.

«A medida que el campo magnético de la Tierra y su entorno cósmico inmediato interactúan con el viento solar en colisión, que consiste en partículas cargadas que se mueven a unas 900.000 millas por hora, hay interacciones entre el campo magnético del HAT-P-11b y su entorno cósmico directo». con el viento del sol. «Es muy complicado», explicó Balaster.

La física de las magnetosferas de la Tierra և HAT-P-11b es la misma. Sin embargo, estar cerca de su estrella cerca del exoplaneta, solo una vigésima parte de la distancia de la Tierra a la Tierra, hace que la parte superior de su atmósfera se caliente, esencialmente «hirviendo» el universo, dando como resultado la formación de una cola magnética.

Los investigadores también encontraron que la metalicidad atmosférica de HAT-P-11b, la cantidad de elementos químicos en un objeto más pesado que el hidrógeno y el helio, era menor de lo esperado. Planetas de gas de hielo en nuestro sistema solar, Neptuno և Uranio, son ricos en metales pero tienen campos magnéticos débiles, mientras que los planetas gaseosos mucho más grandes, Júpiter և: Saturno, tienen baja metalidad և campos magnéticos fuertes. La baja metalidad atmosférica de HAT-P-11b desafía los modelos actuales de formación de exoplanetas, dicen los autores.

«Aunque HAT-P-11b pesa sólo el 8% de la masa de Júpiter, creemos que el exoplaneta se parece más a un mini-Júpiter que a Neptuno», dijo Balaster. «La composición atmosférica que vemos en HAT-P-11b sugiere que es necesario seguir trabajando para perfeccionar las teorías actuales sobre cómo se forman algunos exoplanetas en general».

Referencia. «Firmas de magnetización fuerte և atmósfera pobre en metales para un exoplaneta del tamaño de Neptuno» Lotfi Ben-Jafel, Gilda E. , Tiffany Cataria, Gregory W. Henry, Lars Buchhav, Thomas Mikal-Evans, Hannah R. Wakeford և Mercedes Lopez-Morales, 16 de diciembre de 2021 Astronomía natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x:

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional NASA: . Agencia Espacial Europea. Las observaciones se realizaron a través de los siguientes programas: Small HST Program # 14625 Dedicado a HAT-P-11b (Chief Investigator Guild E. Balster) և HST Treasury Program # 14767 llamado PanCET. David K. Sencilla և Mercedes Lopez-Morales).

El artículo «Firmas de magnetización fuerte և atmósfera pobre en metales para un exoplaneta del tamaño de Neptuno» se publicó en la edición del 16 de diciembre. Astronomía natural. Además de Balester և Ben Jafel, los coautores son Antonio García Mu յ oz, Panayotis Lavvas, David K. Singh, Jorge Sans-Forcada, Ofer Cohen, Tiffany Cataria, Gregory W. Henry, Lars Bouchahav, Thomas Mikal-Evans, Hannah R. Wakeford և Mercedes Lopez-Morales.