Astrônomos detectam assinatura de campo magnético em um exoplaneta

Pesquisadores identificaram a primeira assinatura de um campo magnético em torno de um planeta fora do nosso sistema solar. 

Pela Universidade do Arizona publicado por Phys.

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 do Telescópio Espacial Hubble para descobrir a assinatura de um campo magnético em um planeta fora do nosso sistema solar. A descoberta, descrita em um artigo na revista Nature Astronomy , marca a primeira vez que tal recurso foi visto em um exoplaneta.

Um campo magnético explica melhor as observações de uma região estendida de partículas de carbono carregadas que circundam o planeta e fluem para longe dele em uma longa cauda . Os campos magnéticos desempenham um papel crucial na proteção das atmosferas planetárias , portanto, a capacidade de detectar os campos magnéticos dos exoplanetas é um passo significativo para entender melhor como esses mundos alienígenas podem se parecer.

A equipe usou o Hubble para observar o exoplaneta HAT-P-11b, um planeta do tamanho de Netuno a 123 anos-luz da Terra, passando 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.

O Hubble detectou íons de carbono – partículas carregadas que interagem com campos magnéticos – ao redor do planeta no que é conhecido como magnetosfera. A magnetosfera é uma região ao redor de um objeto celestial (como a Terra) que é formada pela interação do objeto com o vento solar emitido por sua estrela hospedeira.

“Esta é a primeira vez que a assinatura do campo magnético de um exoplaneta foi detectada diretamente em um planeta fora do nosso sistema solar”, disse Gilda Ballester, professora adjunta de pesquisa do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona e um dos coautores. “Um forte campo magnético em um planeta como a Terra pode proteger sua atmosfera e superfície do bombardeio direto das partículas energéticas que compõem o vento solar. Esses processos afetam fortemente a evolução da vida em um planeta como a Terra porque o campo magnético protege os organismos dessas partículas energéticas. “

A descoberta da magnetosfera do HAT-P-11b é um passo significativo em direção a uma melhor compreensão da habitabilidade de um exoplaneta. Nem todos os planetas e luas do nosso sistema solar têm seus próprios campos magnéticos, e a conexão entre os campos magnéticos e a habitabilidade de um planeta ainda precisa de mais estudos, de acordo com os pesquisadores.

“HAT-P-11 b provou ser um alvo muito excitante, porque as observações de trânsito UV do Hubble revelaram uma magnetosfera, vista tanto como um componente de íon estendido ao redor do planeta quanto como uma longa cauda de íons escapando”, disse Ballester, acrescentando que este O método geral pode ser usado para detectar magnetosferas em uma variedade de exoplanetas e para avaliar seu papel na habitabilidade potencial.

Ballester, um 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 de UV. Uma descoberta importante foi a observação de íons de carbono não apenas em uma região ao redor do planeta, mas também se estendendo em uma longa cauda que fluía para longe do planeta a velocidades médias de 160.000 km / h. A cauda alcançou o espaço por pelo menos 1 unidade astronômica, a distância entre a Terra e o sol.

Pesquisadores liderados pelo primeiro autor do artigo, Lotfi Ben-Jaffel, do Instituto de Astrofísica de Paris, usaram simulações de computador 3D para modelar as interações entre as regiões atmosféricas superiores do planeta e o campo magnético com o vento solar que entra.

“Assim como o campo magnético da Terra e seu ambiente espacial imediato interagem com o vento solar, que consiste em partículas carregadas viajando a cerca de 900.000 mph, há interações entre o campo magnético do HAT-P-11b e seu ambiente espacial imediato com o vento solar de sua estrela hospedeira, e essas são muito complexas “, explicou Ballester.

A física nas magnetosferas da Terra e HAT-P-11b é a mesma; no entanto, a proximidade do exoplaneta de sua estrela – apenas um vigésimo da distância da Terra ao sol – faz com que sua atmosfera superior se aqueça e essencialmente “ferva” para o espaço, resultando na formação da cauda magnética.

Os pesquisadores também descobriram que a metalicidade da atmosfera do HAT-P-11b – o número de elementos químicos em um objeto que são mais pesados ​​do que o hidrogênio e o hélio – é menor do que o esperado. Em nosso sistema solar , os planetas de gás gelado, Netuno e Urano, são ricos em metais, mas têm campos magnéticos fracos, enquanto os planetas de gás muito maiores, Júpiter e Saturno, têm baixa metalicidade e fortes campos magnéticos. A baixa metalicidade atmosférica do HAT-P-11b desafia os modelos atuais de formação de exoplanetas, dizem os autores.

“Embora a massa do HAT-P-11b seja apenas 8% da de Júpiter, achamos que o exoplaneta se assemelha mais a um mini-Júpiter do que a um Netuno”, disse Ballester. “A composição atmosférica que vemos no HAT-P-11b sugere que mais trabalho precisa ser feito para refinar as teorias atuais de como certos exoplanetas se formam em geral.”

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a Agência Espacial Europeia. As observações foram feitas por meio dos seguintes programas: Pequeno Programa HST # 14625 dedicado ao HAT-P-11b (investigador principal Gilda E. Ballester) e o Programa HST Tesouro # 14767 denominado PanCET: O programa Pancromático Comparativo Exoplanetário do Tesouro (co-investigadores principais David K. Sing e Mercedes López-Morales).

O artigo, “Assinaturas de forte magnetização e uma atmosfera pobre em metais para um exoplaneta do tamanho de Netuno”, foi publicado na edição de 16 de dezembro da Nature Astronomy .

Mais informações: Lotfi Ben-Jaffel et al, Signatures of strong magnetization and a metal-poor atmosphere for a Neptune-sized exoplanet, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x