Астрономы наблюдают первый радиационный пояс за пределами Солнечной системы

15 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Калифорнийским университетом в Санта-Крус

Астрономы описали первый радиационный пояс, наблюдаемый за пределами нашей солнечной системы, используя скоординированную группу из 39 радиотарелок от Гавайев до Германии для получения изображений с высоким разрешением. Изображения постоянного интенсивного радиоизлучения ультрахолодного карлика показывают наличие облака высокоэнергетических электронов, захваченных мощным магнитным полем объекта, образующих двухдольчатую структуру, аналогичную радиоизображениям радиационных поясов Юпитера.

«На самом деле мы получаем изображение магнитосферы нашей цели, наблюдая радиоизлучающую плазму — ее радиационный пояс — в магнитосфере. Этого никогда раньше не делалось для чего-то размером с газовую планету-гигант за пределами нашей солнечной системы», — сказала Мелоди. Као, научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Крус и первый автор статьи о новых результатах, опубликованной 15 мая в журнале Nature.

Сильные магнитные поля образуют «магнитный пузырь» вокруг планеты, называемый магнитосферой, который может улавливать и ускорять частицы почти до скорости света. Все планеты нашей Солнечной системы, имеющие такие магнитные поля, включая Землю, а также Юпитер и другие планеты-гиганты, имеют радиационные пояса, состоящие из этих заряженных частиц высокой энергии, захваченных магнитным полем планеты.

Радиационные пояса Земли, известные как пояса Ван Аллена, представляют собой большие зоны в форме пончика, состоящие из частиц высокой энергии, захваченных магнитным полем солнечного ветра. Большинство частиц в поясах Юпитера происходят из вулканов на его спутнике Ио. Если бы их можно было поставить рядом, радиационный пояс, который сфотографировали Као и ее команда, был бы в 10 миллионов раз ярче, чем пояс Юпитера.

Частицы, отклоняемые магнитным полем к полюсам, генерируют полярные сияния («северное сияние») при взаимодействии с атмосферой, и команда Као также получила первое изображение, позволяющее различать расположение полярного сияния объекта и его радиационных поясов за пределами нашей солнечной системы. .

Ультрахолодный карлик, изображенный в этом исследовании, находится на границе между маломассивными звездами и массивными коричневыми карликами. «Хотя формирование звезд и планет может быть разным, физика внутри них может быть очень похожей в той мягкой части континуума масс, которая соединяет звезды малой массы с коричневыми карликами и планетами-газовыми гигантами», — объяснил Као.

По ее словам, характеристика силы и формы магнитных полей этого класса объектов во многом является неизведанной территорией. Используя свое теоретическое понимание этих систем и числовые модели, ученые-планетологи могут предсказать силу и форму магнитного поля планеты, но у них не было хорошего способа легко проверить эти предсказания.

«Полярные сияния можно использовать для измерения силы магнитного поля, но не формы. Мы разработали этот эксперимент, чтобы продемонстрировать метод оценки формы магнитных полей на коричневых карликах и, в конечном итоге, на экзопланетах», — сказал Као.

Сила и форма магнитного поля могут быть важным фактором, определяющим обитаемость планеты. «Когда мы думаем об обитаемости экзопланет, в дополнение к таким вещам, как атмосфера и климат, следует учитывать роль их магнитных полей в поддержании стабильной окружающей среды», — сказал Као.

Чтобы генерировать магнитное поле, недра планеты должны быть достаточно горячими, чтобы иметь электропроводящие жидкости, которыми в случае Земли является расплавленное железо в ее ядре. На Юпитере проводящей жидкостью является водород, который под таким большим давлением становится металлическим. Металлический водород, вероятно, также генерирует магнитные поля в коричневых карликах, сказал Као, тогда как в недрах звезд проводящей жидкостью является ионизированный водород.