Gli astronomi hanno rilevato la prima indicazione di un campo magnetico su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare

Rappresentazione artistica di HAT-P-11b, un esopianeta in orbita attorno alla sua stella ospite a circa un ventesimo della distanza dalla Terra al Sole. Credito: Dennis Bagram/Università di Ginevra

I ricercatori hanno identificato la prima firma di un campo magnetico che circonda un pianeta al di fuori del nostro sistema solare. Il campo magnetico terrestre funge da scudo contro le particelle energetiche del sole note come vento solare. I campi magnetici possono svolgere ruoli simili su altri pianeti.

Un team internazionale di astronomi ha utilizzato i dati di Telescopio Spaziale Hubble Per scoprire la firma di un campo magnetico su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare. Il risultato descritto in un articolo di ricerca sulla rivista astronomia naturaleQuesta è la prima volta che una tale caratteristica è stata vista su un file pianeta extrasolare.

Il campo magnetico spiega meglio le osservazioni di un’estesa regione di particelle di carbonio cariche che circondano il pianeta e scorrono via da esso in una lunga coda. I campi magnetici svolgono un ruolo importante nella protezione dell’atmosfera dei pianeti, quindi essere in grado di rilevare i campi magnetici degli esopianeti è un passo importante verso una migliore comprensione di come potrebbero essere questi mondi alieni.

Il team ha utilizzato Hubble per osservare l’esopianeta HAT-P-11b, a NettunoIl pianeta, a 123 anni luce dalla Terra, passa direttamente sulla faccia della sua stella ospite sei volte in quello che è noto come un «transito». Le osservazioni sono state fatte nello spettro della luce ultravioletta, che è al di là di ciò che l’occhio umano può vedere.

Hubble ha scoperto gli ioni di carbonio – particelle cariche che interagiscono con i campi magnetici – che circondano il pianeta in quella che è conosciuta come la magnetosfera. La magnetosfera è una regione attorno a un corpo celeste (come la Terra) formata dall’interazione del corpo con il vento solare emanato dalla stella ospite.

Le osservazioni di Hubble di un’estesa regione di particelle di carbonio cariche che circondano l’esopianeta HAT-P-11b e che fluiscono via in una lunga coda possono essere meglio spiegate dal suo campo magnetico, la prima scoperta del genere su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare. Il pianeta è raffigurato come un piccolo cerchio vicino al centro. Gli ioni di carbonio riempiono una vasta area. Nella coda magnetica, che non è mostrata nella sua massima estensione, gli ioni scappano con velocità medie osservate di circa 100.000 miglia all’ora. 1 AU è uguale alla distanza tra la Terra e il Sole. Crediti: Lotfi Bengavel / Istituto di Astrofisica, Parigi

«Questa è la prima volta che una firma del campo magnetico di un esopianeta è stata rilevata direttamente su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare», ha affermato Gilda Pallister, professore di ricerca associato presso il Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona e coautore del carta. autori. «Un forte campo magnetico su un pianeta come la Terra può proteggere la sua atmosfera e la sua superficie dal bombardamento diretto di particelle energetiche che compongono il vento solare. Questi processi influenzano notevolmente lo sviluppo della vita su un pianeta come la Terra perché il campo magnetico protegge gli esseri viventi da queste particelle energetiche.»

La scoperta della magnetosfera di HAT-P-11b è un passo importante verso una migliore comprensione dell’abitabilità di un esopianeta. Secondo i ricercatori, non tutti i pianeti e le lune del nostro sistema solare hanno i propri campi magnetici e la connessione tra i campi magnetici e la possibilità di abitabilità su un pianeta necessita ancora di ulteriori studi.

«HAT-P-11 b ha dimostrato di essere un obiettivo molto eccitante, perché le osservazioni del transito nell’ultravioletto di Hubble hanno rivelato una magnetosfera, vista come un componente ionico che si estende intorno al pianeta e una lunga coda di ioni fuggitivi», ha detto Pallister, aggiungendo che ciò potrebbe essere utilizzato Il metodo generale per rilevare le magnetosfere su una varietà di esopianeti e per valutare il loro ruolo nell’abitabilità potenziale.

Pallister, ricercatore principale per uno dei programmi del telescopio spaziale Hubble che ha osservato HAT-P-11b, ha contribuito alla selezione di questo specifico bersaglio per gli studi sull’ultravioletto. La scoperta principale è stata l’osservazione di ioni carbonio non solo nella regione intorno al pianeta, ma anche in una lunga coda che scorre via dal pianeta a una velocità media di 100.000 miglia orarie. La coda ha raggiunto lo spazio per almeno un’unità astronomica, che è la distanza tra la Terra e il Sole.

I ricercatori, guidati dal primo autore del documento, Lotfi Bengavel dell’Istituto di Astrofisica di Parigi, hanno utilizzato simulazioni al computer 3D per modellare le interazioni tra le regioni dell’alta atmosfera del pianeta e il campo magnetico con il vento solare in arrivo.

«Proprio come l’interazione del campo magnetico terrestre e dell’ambiente spaziale immediato con l’influenza del vento solare, che consiste in particelle cariche che viaggiano a 900.000 miglia all’ora, ci sono interazioni tra il campo magnetico di HAT-P-11b e lo spazio immediato. ambiente con il vento solare proveniente dalla sua stella «, ha spiegato Ballster. Host, questi sono molto complessi.

La fisica nella magnetosfera terrestre e in HAT-P-11b è la stessa; Tuttavia, la vicinanza di un esopianeta alla sua stella – solo un ventesimo della distanza dalla Terra al Sole – fa sì che l’atmosfera superiore si riscaldi ed essenzialmente «bollisca» nello spazio, portando alla formazione della coda magnetica.

I ricercatori hanno anche scoperto che la metallicità atmosferica di HAT-P-11b – il numero di elementi chimici in un oggetto più pesante dell’idrogeno e dell’elio – è inferiore al previsto. Nel nostro sistema solare, i pianeti gassosi ghiacciati, Nettuno e Urano, ricchi di minerali ma con deboli campi magnetici, mentre i pianeti gassosi molto più grandi, Giove e SaturnoHa metalli bassi e forti campi magnetici. Gli autori affermano che i metalli a bassa atmosfera di HAT-P-11b sfidano gli attuali modelli di formazione di esopianeti.

«Sebbene HAT-P-11b abbia solo l’8% della massa di Giove, pensiamo che l’esopianeta assomigli più al piccolo Giove che a Nettuno», ha detto Pallister. «La composizione atmosferica che vediamo su HAT-P-11b suggerisce che è necessario più lavoro per migliorare le attuali teorie su come si formano alcuni esopianeti in generale».

Riferimento: «Forti firme magnetiche e un’atmosfera povera di metalli di un esopianeta delle dimensioni di Nettuno» di 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 e Mercedes Lopez Morales, 16 dicembre 2021, disponibile qui. astronomia naturale.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra NASA e l’Agenzia spaziale europea. Le osservazioni sono state effettuate attraverso i seguenti programmi: Small HST Program #14625 dedicato a HAT-P-11b (Principal Investigator Gilda E. Ballester) e Treasury HST Program #14767 denominato PanCET: The Exoplanet Comparative Pancoloured Treasury Program (Principal Investigators David K. Singh e Mercedes Lopez Morales).

Il documento, «Signatures of Strong Magnetism and Bad Metallic Atmosphere of a Neptune-Sized Exoplanet» è stato pubblicato nel numero del 16 dicembre di astronomia naturale. Coautori oltre a Ballester e Ben-Jaffel sono Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford e Mercedes Lopez Morales.