Los astrónomos han detectado la primera indicación de un campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar

Impresión artística de HAT-P-11b, un exoplaneta que orbita a su estrella anfitriona aproximadamente una vigésima parte de la distancia de la Tierra al Sol. Crédito: Dennis Bagram / Universidad de Ginebra

Los investigadores han identificado la primera firma de un campo magnético que rodea a un planeta fuera de nuestro sistema solar. El campo magnético de la Tierra actúa como un escudo contra las partículas energéticas del sol conocidas como viento solar. Los campos magnéticos pueden desempeñar funciones similares en otros planetas.

Un equipo internacional de astrónomos utilizó datos de telescopio espacial Hubble Descubrir la firma de un campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar. El resultado descrito en un artículo de investigación en la revista. astronomía naturalEsta es la primera vez que se ve una característica de este tipo en un archivo planeta extrasolar.

El campo magnético explica mejor las observaciones de una región extendida de partículas de carbono cargadas que rodean el planeta y se alejan de él en una larga cola. Los campos magnéticos juegan un papel importante en la protección de las atmósferas de los planetas, por lo que poder detectar campos magnéticos de exoplanetas es un paso importante hacia una mejor comprensión de cómo podrían ser estos mundos extraterrestres.

El equipo utilizó el Hubble para observar el exoplaneta HAT-P-11b, un NeptunoEl planeta, a 123 años luz de la Tierra, atraviesa directamente la faz de su estrella anfitriona seis veces en lo que se conoce como un “tránsito”. Las observaciones se realizaron en el espectro de luz ultravioleta, que está más allá de lo que puede ver el ojo humano.

Hubble descubrió iones de carbono, partículas cargadas que interactúan con campos magnéticos, que rodean al planeta en lo que se conoce como magnetosfera. La magnetosfera es una región alrededor de un cuerpo celeste (como la Tierra) formada por la interacción del cuerpo con el viento solar que emana de la estrella anfitriona.

Las observaciones del Hubble de una región extendida de partículas de carbono cargadas que rodean al exoplaneta HAT-P-11b y que fluyen en una larga cola pueden explicarse mejor por su campo magnético, el primer descubrimiento de este tipo en un planeta fuera de nuestro sistema solar. El planeta se representa como un pequeño círculo cerca del centro. Los iones de carbono llenan una vasta área. En la cola magnética, que no se muestra en su extensión máxima, los iones escapan con velocidades promedio observadas de aproximadamente 100,000 millas por hora. 1 AU es igual a la distancia entre la Tierra y el Sol. Crédito: Lotfi Bengavel / Instituto de Astrofísica, París

“Esta es la primera vez que se detecta directamente una firma de campo magnético de un exoplaneta en un planeta fuera de nuestro sistema solar”, dijo Gilda Pallister, profesora asociada de investigación en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona y coautora del papel. autores. “Un fuerte campo magnético en un planeta como la Tierra puede proteger su atmósfera y superficie del bombardeo directo de partículas energéticas que componen el viento solar. Estos procesos afectan en gran medida el desarrollo de la vida en un planeta como la Tierra porque el campo magnético protege a los seres vivos. de estas partículas energéticas “.

El descubrimiento de la magnetosfera de HAT-P-11b es un paso importante hacia una mejor comprensión de la habitabilidad de un exoplaneta. Según los investigadores, no todos los planetas y lunas de nuestro sistema solar tienen sus propios campos magnéticos, y el vínculo entre los campos magnéticos y la habitabilidad de un planeta aún necesita más estudios.

“HAT-P-11 b ha demostrado ser un objetivo muy emocionante, porque las observaciones del tránsito ultravioleta del Hubble revelaron una magnetosfera, vista como un componente iónico que se extiende alrededor del planeta y una larga cola de iones fugitivos”, dijo Pallister, agregando que esto podría ser utilizado Un método general para detectar magnetosferas en una variedad de exoplanetas y para evaluar su papel en la habitabilidad.

Pallister, investigador principal de uno de los programas del Telescopio Espacial Hubble que observó HAT-P-11b, contribuyó a la selección de este objetivo específico para estudios ultravioleta. El principal descubrimiento fue la observación de iones de carbono no solo en la región alrededor del 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 durante al menos una unidad astronómica, que es la distancia entre la Tierra y el Sol.

Los investigadores, dirigidos por el primer autor del artículo, Lotfi Bengavel, del Instituto de Astrofísica de París, utilizaron simulaciones por computadora en 3D para modelar las interacciones entre las regiones de la atmósfera superior del planeta y el campo magnético con el viento solar entrante.

“Al igual que la interacción del campo magnético de la Tierra y el entorno espacial inmediato con la influencia del viento solar, que consiste en partículas cargadas que viajan a 900.000 millas por hora, existen interacciones entre el campo magnético de HAT-P-11b y el espacio inmediato ambiente con el viento solar proveniente de su estrella “, explicó Ballster. Anfitrión, estos son muy complejos.

La física en la magnetosfera de la Tierra y HAT-P-11b es la misma; Sin embargo, la proximidad de un exoplaneta a su estrella, sólo una vigésima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol, hace que la atmósfera superior se caliente y esencialmente “hierva” en el espacio, lo que lleva a la formación de la 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, es menor de lo esperado. En nuestro sistema solar, los planetas gaseosos helados, Neptuno y Urano, ricos en minerales pero con campos magnéticos débiles, mientras que los planetas gaseosos mucho más grandes, Júpiter Y SaturnoTiene metales bajos y campos magnéticos fuertes. Los autores dicen que los metales de baja atmósfera de HAT-P-11b desafían los modelos actuales de formación de exoplanetas.

“Aunque HAT-P-11b es sólo el 8% de la masa de Júpiter, creemos que el exoplaneta se parece más a un pequeño Júpiter que a Neptuno”, dijo Pallister. “La composición atmosférica que vemos en HAT-P-11b sugiere que se necesita más trabajo para mejorar las teorías actuales sobre cómo se forman algunos exoplanetas en general”.

Referencia: “Firmas magnéticas fuertes y una atmósfera pobre en metales de un exoplaneta del tamaño de Neptuno” por 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 y Mercedes Lopez Morales, 16 de diciembre de 2021, disponible aquí. astronomía natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre NASA y la Agencia Espacial Europea. Las observaciones se realizaron a través de los siguientes programas: Small HST Program # 14625 dedicado a HAT-P-11b (Investigadora principal Gilda E. Ballester) y Treasury HST Program # 14767 llamado PanCET: The Exoplane Comparative Panchromatic Treasury Program (Investigadores principales David K. Singh y Mercedes Lopez Morales).

El documento, “Signatures of Strong Magnetism and Bad Metallic Atmosphere of an Exoplane the Size of Neptune” fue publicado en la edición del 16 de diciembre de astronomía natural. Los coautores, además de Ballester y Ben-Jaffel, son Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford y Mercedes Lopez Morales.