Os astrônomos detectaram a primeira indicação de um campo magnético em um planeta fora de nosso sistema solar

Exoplanet HAT-P-11b

Impressão artística do HAT-P-11b, um exoplaneta orbitando sua estrela hospedeira a cerca de um vigésimo da distância da Terra ao Sol. Crédito: Dennis Bagram / Universidade de Genebra

Os pesquisadores identificaram a primeira assinatura de um campo magnético em torno de um planeta fora do nosso sistema solar. O campo magnético da Terra atua como um escudo contra as partículas energéticas do sol, conhecidas como vento solar. Os campos magnéticos podem desempenhar funções semelhantes em outros planetas.

Uma equipe internacional de astrônomos usou dados de telescópio espacial Hubble Para descobrir a assinatura de um campo magnético em um planeta fora do nosso sistema solar. O resultado descrito em um artigo de pesquisa na revista astronomia naturalEsta é a primeira vez que tal recurso foi visto em um arquivo planeta extra-solar.

O campo magnético explica melhor as observações de uma região extensa de partículas de carbono carregadas que circundam o planeta e fluem para longe dele em uma longa cauda. Os campos magnéticos desempenham um papel importante na proteção da atmosfera dos planetas, portanto, ser capaz de detectar campos magnéticos de exoplanetas é um passo importante para uma melhor compreensão da aparência desses mundos alienígenas.

A equipe usou o Hubble para observar o exoplaneta HAT-P-11b, um NetunoO planeta, a 123 anos-luz da Terra, passa diretamente pela face de sua estrela hospedeira seis vezes no que é conhecido como “trânsito”. As observações foram feitas no espectro de luz ultravioleta, que está além do que o olho humano pode ver.

Hubble descobriu íons de carbono – partículas carregadas que interagem com campos magnéticos – circundando o planeta no que é conhecido como magnetosfera. A magnetosfera é uma região ao redor de um corpo celeste (como a Terra), formada pela interação do corpo com o vento solar que emana da estrela hospedeira.

HAT-P-11b. Moléculas de carbono com carga extra-solar

As observações do Hubble de uma região estendida de partículas de carbono carregadas em torno do exoplaneta HAT-P-11b e fluindo em uma longa cauda podem ser melhor explicadas por seu campo magnético, a primeira dessas descobertas em um planeta fora de nosso sistema solar. O planeta é representado como um pequeno círculo próximo ao centro. Os íons de carbono preenchem uma vasta área. Na cauda magnética, que não é mostrada em sua extensão máxima, os íons escapam com velocidades médias observadas de cerca de 100.000 milhas por hora. 1 UA é igual à distância entre a Terra e o Sol. Crédito: Lotfi Bengavel / Instituto de Astrofísica, Paris

“Esta é a primeira vez que uma assinatura de campo magnético de um exoplaneta foi detectada diretamente em um planeta fora do nosso sistema solar”, disse Gilda Pallister, professora associada de pesquisa do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona e co-autora do papel. autores. “Um forte campo magnético em um planeta como a Terra pode proteger sua atmosfera e superfície do bombardeio direto de partículas energéticas que compõem o vento solar. Esses processos afetam muito o desenvolvimento da vida em um planeta como a Terra porque o campo magnético protege os seres vivos dessas partículas energéticas. “

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A descoberta da magnetosfera do HAT-P-11b é um passo importante para uma melhor compreensão da habitabilidade de um exoplaneta. De acordo com os pesquisadores, nem todos os planetas e luas do nosso sistema solar têm seus próprios campos magnéticos, e a ligação entre os campos magnéticos e a habitabilidade de um planeta ainda precisa de um estudo mais aprofundado.

“HAT-P-11 b provou ser um alvo muito emocionante, porque as observações de trânsito ultravioleta do Hubble revelaram uma magnetosfera, vista como um componente iônico que se estende ao redor do planeta e uma longa cauda de íons fugitivos”, disse Pallister, acrescentando que isso poderia ser usado Um método geral para detectar magnetosferas em uma variedade de exoplanetas e para avaliar seu papel na habitabilidade.

Pallister, investigador principal de um dos programas do Telescópio Espacial Hubble que observou o HAT-P-11b, contribuiu para a seleção deste alvo específico para estudos ultravioleta. A principal descoberta foi a observação de íons de carbono não apenas na região ao redor do planeta, mas também em uma longa cauda que se afasta do planeta a uma velocidade média de 100.000 milhas por hora. A cauda atingiu o espaço de pelo menos uma unidade astronômica, que é a distância entre a Terra e o Sol.

Os pesquisadores, liderados pelo primeiro autor do artigo, Lotfi Bengavel do Instituto de Astrofísica de Paris, usaram simulações de computador 3D para modelar as interações entre as regiões da atmosfera superior do planeta e o campo magnético com o vento solar que entra.

“Assim como a interação do campo magnético da Terra e do ambiente espacial imediato com a influência do vento solar, que consiste em partículas carregadas viajando a 900.000 milhas por hora, há interações entre o campo magnético do HAT-P-11b e o espaço imediato ambiente com o vento solar vindo de sua estrela “, explicou Ballster. Anfitrião, esses são muito complexos.

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A física na magnetosfera terrestre e no HAT-P-11b é a mesma; No entanto, a proximidade de um exoplaneta à sua estrela – apenas um vigésimo da distância da Terra ao Sol – faz com que a parte superior da atmosfera aqueça e essencialmente “ferva” no espaço, levando à formação da cauda magnética.

Os pesquisadores também descobriram que a metalicidade atmosférica do HAT-P-11b – o número de elementos químicos em um objeto mais pesado que o hidrogênio e o hélio – é menor do que o esperado. Em nosso sistema solar, os planetas de gás gelado, Netuno e Urano, rico em minerais, mas com campos magnéticos fracos, enquanto os planetas gasosos muito maiores, Júpiter E SaturnoPossui baixo teor de metais e fortes campos magnéticos. Os autores dizem que os metais de baixa atmosfera do HAT-P-11b desafiam os modelos atuais de formação de exoplanetas.

“Embora o HAT-P-11b tenha apenas 8% da massa de Júpiter, achamos que o exoplaneta se parece mais com o pequeno Júpiter do que com Netuno”, disse Pallister. “A composição atmosférica que vemos no HAT-P-11b sugere que mais trabalho é necessário para melhorar as teorias atuais de como alguns exoplanetas se formam em geral.”

Referência: “Assinaturas magnéticas fortes e uma atmosfera pobre em metais de um exoplaneta do tamanho de Netuno” 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 e Mercedes Lopez Morales, 16 de dezembro de 2021, disponível aqui. astronomia natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre NASA e a Agência Espacial Europeia. As observações foram feitas através dos seguintes programas: Programa HST Pequeno # 14625 dedicado ao HAT-P-11b (Pesquisador Principal Gilda E. Ballester) e Programa HST do Tesouro # 14767 denominado PanCET: O Programa de Tesouro Pancromático Comparativo de Exoplanetas (Investigadores Principais David K. Singh e Mercedes Lopez Morales).

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O artigo, “Assinaturas de forte magnetismo e má atmosfera metálica de um exoplaneta do tamanho de Netuno” foi publicado na edição de 16 de dezembro de astronomia natural. Os co-autores, além de Ballester e Ben-Jaffel, são Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford e Mercedes Lopez Morales.

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