Астрономи виявили першу ознаку магнітного поля на планеті за межами нашої Сонячної системи

Дослідники виявили першу ознаку магнітного поля, що оточує планету за межами нашої Сонячної системи. Магнітне поле Землі діє як щит від сонячних частинок, відомих як сонячний вітер. Магнітні поля можуть грати подібну роль на інших планетах.

Міжнародна група астрономів використала дані з Космічний телескоп Хаббл Виявити ознаки магнітного поля на планеті за межами нашої Сонячної системи. Результат описано в науковій роботі в журналі природна астрономіяТаку функцію у файлі можна побачити вперше позасонячна планета.

Магнітне поле найкраще пояснює спостереження протяжної області заряджених вуглецевих частинок, які оточують планету і відтікають від неї у вигляді довгого хвоста. Магнітні поля відіграють важливу роль у захисті атмосфер планет, тому можливість виявлення магнітних полів від екзопланет є важливим кроком до кращого розуміння того, як можуть виглядати ці чужорідні світи.

Команда використала Хаббл для спостереження за екзопланетою HAT-P-11b, a НептунПланета, розташована на відстані 123 світлових років від Землі, шість разів проходить прямо поперек зірки-господаря, так званий «транзит». Спостереження проводилися в ультрафіолетовому спектрі, який виходить за межі того, що може побачити людське око.

Хаббл виявив іони вуглецю – заряджені частинки, які взаємодіють з магнітними полями, що оточують планету в так званому магнітосфері. Магнітосфера — це область навколо небесного тіла (наприклад, Землі), утворена взаємодією тіла з сонячним вітром, що виходить від зірки-господаря.

Спостереження Хаббла за розширеною областю заряджених вуглецевих частинок, що оточують екзопланету HAT-P-11b і відтікають у вигляді довгого хвоста, найкраще можна пояснити її магнітним полем, що стало першим подібним відкриттям на планеті за межами нашої Сонячної системи. Планета зображена у вигляді маленького кола поблизу центру. Іони вуглецю заповнюють величезну площу. У магнітному хвості, який не показаний в максимальному обсязі, іони витікають із середньою спостережуваною швидкістю близько 100 000 миль на годину. 1 АС дорівнює відстані між Землею і Сонцем. Авторство: Лотфі Бенгавел / Інститут астрофізики, Париж

«Це перший випадок, коли сигнатуру магнітного поля екзопланети було безпосередньо виявлено на планеті за межами нашої Сонячної системи», — сказала Гільда ​​Паллістер, доцент дослідження Місячної та планетарної лабораторії Університету Арізони та співавтор дослідження. папір. авторів. «Сильне магнітне поле на планеті, як Земля, може захистити її атмосферу та поверхню від прямого бомбардування енергетичними частинками, які утворюють сонячний вітер. Ці процеси сильно впливають на розвиток життя на такій планеті, як Земля, оскільки магнітне поле захищає живі істоти. від цих енергетичних частинок».

Відкриття магнітосфери HAT-P-11b є важливим кроком до кращого розуміння придатності екзопланети для життя. За словами дослідників, не всі планети та супутники нашої Сонячної системи мають власні магнітні поля, і зв’язок між магнітними полями та придатністю планети до життя потребує подальшого вивчення.

«HAT-P-11 b виявився дуже захоплюючою метою, оскільки ультрафіолетові спостереження Хаббла виявили магнітосферу, яка розглядається як іонний компонент, що поширюється навколо планети, і довгий хвіст іонів, що втекли», – сказав Паллістер, додавши, що це може бути використаний Загальний метод для виявлення магнітосфер на різних екзопланетах та для оцінки їх ролі в придатності для життя.

Паллістер, головний дослідник однієї з програм космічного телескопа Хаббл, який спостерігав HAT-P-11b, зробив внесок у вибір цієї мішені для ультрафіолетових досліджень. Головним відкриттям стало спостереження за іонами вуглецю не тільки в області навколо планети, а й у довгому хвості, який відтікає від планети із середньою швидкістю 100 000 миль на годину. Хвіст досяг космосу принаймні на одну астрономічну одиницю, яка є відстанню між Землею і Сонцем.

Дослідники на чолі з першим автором статті, Лотфі Бенгавелом з Інституту астрофізики в Парижі, використовували 3D-комп’ютерне моделювання для моделювання взаємодії між верхніми областями атмосфери планети та магнітним полем з припливним сонячним вітром.

«Так само як взаємодія магнітного поля Землі та найближчого космічного середовища з впливаючим сонячним вітром, який складається із заряджених частинок, що рухаються зі швидкістю 900 000 миль на годину, існує взаємодія між магнітним полем HAT-P-11b і безпосереднім космосом середовище з сонячним вітром, що надходить від його зірки», — пояснив Балстер. Господар, це дуже складно.

Фізика в магнітосфері Землі та HAT-P-11b однакова; Однак близькість екзопланети до її зірки – лише одна двадцята відстані від Землі до Сонця – призводить до того, що верхні шари атмосфери нагріваються і по суті «кипають» у космосі, що призводить до утворення магнітного хвоста.

Дослідники також виявили, що атмосферна металічність HAT-P-11b – кількість хімічних елементів в об’єкті важчому за водень і гелій – нижча, ніж очікувалося. У нашій Сонячній системі крижані газові планети Нептун і Уран, багатий мінералами, але зі слабкими магнітними полями, тоді як набагато більші газоподібні планети, Юпітер І СатурнМає низький вміст металів і сильні магнітні поля. Автори кажуть, що низькоатмосферні метали HAT-P-11b кидають виклик сучасним моделям формування екзопланет.

“Хоча HAT-P-11b становить лише 8% маси Юпітера, ми вважаємо, що екзопланета більше схожа на маленький Юпітер, ніж на Нептун”, – сказав Паллістер. «Склад атмосфери, який ми бачимо на HAT-P-11b, говорить про те, що потрібна додаткова робота для покращення сучасних теорій того, як деякі екзопланети утворюються в цілому».

Довідка: «Сильні магнітні сигнатури та бідна металом атмосфера екзопланети розміром з Нептун» Лутфі Бен Джавель, Джільда ​​Е. Палестре, Антоніо Гарсіа Муньос, Панайотіс Лавас, Девід К. Сінгх, Джордж Санз-Форкада, Офер Коен, Тіффані Катарія, Грегорі В. Генрі, Ларс Бухав, Томас Майкл Еванс, Ханна Р. Вейкфорд і Мерседес Лопес Моралес, 16 грудня 2021 року, доступно тут. природна астрономія.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Космічний телескоп Хаббл є міжнародним проектом співпраці між НАСА і Європейське космічне агентство. Спостереження проводилися за допомогою таких програм: Мала програма HST № 14625, присвячена HAT-P-11b (головний дослідник Гілда Е. Баллестер) та програма казначейства HST № 14767 під назвою PanCET: програма порівняльної панхроматичної скарбниці екзопланет (головні дослідники Девід К. та Мерседес Лопес Моралес).

Стаття «Сигнатури сильного магнетизму та поганої металевої атмосфери екзопланети розміром з Нептун» була опублікована в номері журналу за 16 грудня. природна астрономія. Співавторами, крім Баллестера та Бен-Джафеля, є Антоніо Гарсія Муньос, Панайотіс Лавас, Девід К. Вейкфорд і Мерседес Лопес Моралес.