Los astrónomos detectan la primera firma de campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar

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 podrían desempeñar funciones similares en otros planetas.

Un equipo internacional de astrónomos utilizó los datos del telescopio espacial Hubble para descubrir la firma de un campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar. El hallazgo, descrito en un artículo de la revista. Astronomía de la naturaleza, marca la primera vez que se ve una característica de este tipo en un exoplaneta.

Un campo magnético explica mejor las observaciones de una gran región de partículas de carbono cargadas que rodean el planeta y se alejan de él en una larga cola. Los campos magnéticos juegan un papel crucial en la protección de las atmósferas planetarias, por lo que la capacidad de detectar los campos magnéticos de los exoplanetas es un paso importante hacia una mejor comprensión de cómo son 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, pasa directamente por la cara 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 ha detectado iones de carbono, partículas cargadas que interactúan con campos magnéticos, que rodean al planeta en lo que se conoce como magnetosfera. Una magnetosfera es una región alrededor de un objeto celeste (como la Tierra) que está formada por la interacción del objeto con el viento solar emitido por su estrella anfitriona.

Las observaciones del Hubble de una gran región de partículas de carbono cargadas que rodean al exoplaneta HAT-P-11b y que fluyen en una larga cola se explican mejor por el 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 inmensa región. En la cola magnética, que no se muestra en toda su extensión, los iones escapan a velocidades promedio observadas de alrededor de 100,000 mph. 1 AU es igual a la distancia entre la Tierra y el sol. Crédito: Lotfi Ben-Jaffel / Instituto de Astrofísica, París

«Esta es la primera vez que la firma del campo magnético de un exoplaneta se ha detectado directamente en un planeta fuera de nuestro sistema solar», dijo Gilda Ballester, profesora adjunta de investigación en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona y uno de los coautores. “Un fuerte campo magnético en un planeta como la Tierra puede proteger su atmósfera y superficie del bombardeo directo de las partículas energéticas que componen el viento solar. Estos procesos influyen mucho en la evolución de la vida en un planeta como la Tierra porque el campo magnético protege a los organismos de estas partículas energéticas ”.

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

«HAT-P-11 b demostró ser un objetivo muy emocionante, porque las observaciones del tránsito UV del Hubble revelaron una magnetosfera, vista como un componente iónico extendido alrededor del planeta y como una larga cola de iones que huyen», dijo Ballester, agregando que este método general podría usarse para detectar magnetosferas en una variedad de exoplanetas y evaluar su papel en la habitabilidad potencial.

Ballester, investigador principal de uno de los programas del Telescopio Espacial Hubble que observó HAT-P-11b, ayudó a seleccionar este objetivo específico para los estudios ultravioleta. Un descubrimiento clave fue la observación de iones de carbono no solo en una región que rodea el planeta, sino que también se extiende en una larga cola que fluye lejos del planeta a una velocidad promedio de 100,000 mph. La cola alcanzó el espacio durante al menos 1 unidad astronómica, la distancia entre la Tierra y el sol.

Los investigadores dirigidos por el primer autor del artículo, Lotfi Ben-Jaffel en el Instituto de Astrofísica de París, luego utilizaron simulaciones por computadora en 3D para modelar las interacciones entre las regiones atmosféricas más altas del planeta y el campo magnético con el viento solar en Llego.

“Así como el campo magnético de la Tierra y su entorno espacial inmediato interactúan con el viento solar que incide, que consiste en partículas cargadas que viajan a alrededor de 900.000 mph, existen interacciones entre el campo magnético de HAT-P-11b y su entorno espacial inmediato con la llegada del viento solar. de su estrella anfitriona, y esos son muy complejos ”, explicó Ballester.

La física en las magnetosferas de la Tierra y HAT-P-11b es la misma; sin embargo, la proximidad del exoplaneta a su estrella – sólo una vigésima parte de la distancia de la Tierra al sol – hace que su atmósfera superior se caliente y sustancialmente «hierva a fuego lento» en el espacio, dando como resultado la formación de la cola magnética.

Los investigadores también encontraron que la metalicidad de la atmósfera de HAT-P-11b, la cantidad de elementos químicos en un objeto que son más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, es menor de lo esperado. En nuestro sistema solar, los planetas gaseosos congelados, Neptuno y Urano, son ricos en metales pero tienen campos magnéticos débiles, mientras que los planetas gaseosos mucho más grandes, Júpiter Y Saturno, tienen baja metalicidad y fuertes campos magnéticos. La baja metalicidad atmosférica de HAT-P-11b desafía los patrones actuales de formación de exoplanetas, dicen los autores.

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

Referencia: «Signos de fuerte magnetización y atmósfera pobre en metales para un exoplaneta del tamaño de Neptuno» por Lotfi Ben-Jaffel, Gilda E. Ballester, Antonio García Muñoz, Panayotis Lavvas, David K. Sing, Jorge Sanz-Forcada, Ofer Cohen, Tiffany Kataria, Gregory W. Henry, Lars Buchhave, Thomas Mikal-Evans, Hannah R. Wakeford y Mercedes López-Morales, 16 de diciembre de 2021, Astronomía de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre NASA y la Agencia Espacial Europea. Le os David K. Sing y Mercedes López-Morales).

El artículo, «Firmas de magnetización fuerte y una atmósfera pobre en metales para un exoplaneta del tamaño de Neptuno» se publica en la edición del 16 de diciembre de Astronomía de la naturaleza. Los coautores además de Ballester y Ben-Jaffel son Antonio García Muñoz, Panayotis Lavvas, David K. Sing, Jorge Sanz-Forcada, Ofer Cohen, Tiffany Kataria, Gregory W. Henry, Lars Buchahave, Thomas Mikal-Evans, Hannah R Wakeford y Mercedes López-Morales.