Các nhà nghiên cứu đã xác định được dấu hiệu đầu tiên của từ trường bao quanh một hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Từ trường của Trái đất hoạt động như một lá chắn chống lại các hạt năng lượng từ mặt trời được gọi là gió mặt trời. Từ trường có thể đóng vai trò tương tự trên các hành tinh khác.

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian Hubble Để khám phá dấu hiệu của từ trường trên một hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Kết quả được mô tả trong một bài báo nghiên cứu trên tạp chí thiên văn học tự nhiênĐây là lần đầu tiên một tính năng như vậy được nhìn thấy trên một tệp hành tinh ngoài hệ mặt trời.

Từ trường giải thích tốt nhất các quan sát về một vùng mở rộng của các hạt carbon tích điện bao quanh hành tinh và chảy ra khỏi nó theo một cái đuôi dài. Từ trường đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bầu khí quyển của các hành tinh, vì vậy có thể phát hiện ra từ trường từ các hành tinh ngoài hành tinh là một bước quan trọng để hiểu rõ hơn về những thế giới ngoài hành tinh này trông như thế nào.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Hubble để quan sát hành tinh ngoài hành tinh HAT-P-11b, một sao Hải vươngHành tinh, cách Trái đất 123 năm ánh sáng, đi thẳng qua mặt của ngôi sao chủ của nó sáu lần trong cái gọi là “quá cảnh”. Các quan sát được thực hiện trong quang phổ ánh sáng cực tím, vượt quá những gì mắt người có thể nhìn thấy.

Hubble đã phát hiện ra các ion carbon – các hạt mang điện tương tác với từ trường – bao quanh hành tinh trong cái được gọi là từ quyển. Từ quyển là một vùng xung quanh một thiên thể (chẳng hạn như Trái đất) được hình thành do tương tác của cơ thể với gió Mặt trời phát ra từ sao chủ.

Những quan sát của Hubble về một vùng mở rộng của các hạt carbon tích điện bao quanh ngoại hành tinh HAT-P-11b và chảy đi theo một cái đuôi dài có thể được giải thích tốt nhất bằng từ trường của nó, phát hiện đầu tiên như vậy trên một hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Hành tinh này được mô tả như một vòng tròn nhỏ gần trung tâm. Các ion carbon lấp đầy một khu vực rộng lớn. Trong phần đuôi từ tính, không được thể hiện ở mức tối đa, các ion thoát ra với vận tốc trung bình quan sát được là khoảng 100.000 dặm một giờ. 1 AU bằng khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời. Nhà cung cấp hình ảnh: Lotfi Bengavel / Viện Vật lý Thiên văn, Paris

Gilda Pallister, phó giáo sư nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh của Đại học Arizona cho biết: “Đây là lần đầu tiên dấu hiệu từ trường của một hành tinh ngoài hệ mặt trời được phát hiện trực tiếp trên một hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. giấy. các tác giả. “Từ trường mạnh trên một hành tinh như Trái đất có thể bảo vệ bầu khí quyển và bề mặt của nó khỏi sự bắn phá trực tiếp của các hạt năng lượng tạo nên gió Mặt trời. Những quá trình này ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của sự sống trên một hành tinh như Trái đất vì từ trường bảo vệ các sinh vật sống từ những hạt năng lượng này. “

Việc phát hiện ra từ quyển của HAT-P-11b là một bước quan trọng để hiểu rõ hơn về khả năng sinh sống của một hành tinh ngoài hành tinh. Theo các nhà nghiên cứu, không phải tất cả các hành tinh và mặt trăng trong hệ mặt trời của chúng ta đều có từ trường riêng, và mối liên hệ giữa từ trường và khả năng sinh sống trên một hành tinh vẫn cần được nghiên cứu thêm.

Pallister cho biết: “HAT-P-11 b đã được chứng minh là một mục tiêu rất thú vị, bởi vì các quan sát chuyển tiếp tia cực tím của Hubble cho thấy một từ quyển, được xem như một thành phần ion kéo dài xung quanh hành tinh và một đuôi dài của các ion chạy trốn”, Pallister cho biết thêm rằng điều này có thể được sử dụng Phương pháp chung để phát hiện từ cầu trên nhiều hành tinh ngoại và để đánh giá vai trò của chúng đối với khả năng sinh sống tiềm năng.

Pallister, nhà điều tra chính của một trong những chương trình của Kính viễn vọng Không gian Hubble quan sát HAT-P-11b, đã góp phần vào việc lựa chọn mục tiêu cụ thể này cho các nghiên cứu tia cực tím. Khám phá chính là quan sát các ion carbon không chỉ trong khu vực xung quanh hành tinh, mà còn trong một cái đuôi dài chảy ra khỏi hành tinh với tốc độ trung bình 100.000 dặm một giờ. Đuôi vươn tới không gian ít nhất một đơn vị thiên văn, đó là khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời.

Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi tác giả đầu tiên của bài báo, Lotfi Bengavel thuộc Viện Vật lý Thiên văn ở Paris, đã sử dụng mô phỏng máy tính 3D để lập mô hình tương tác giữa các vùng trên bầu khí quyển của hành tinh và từ trường với gió Mặt trời tới.

“Cũng giống như sự tương tác của từ trường Trái đất và môi trường không gian ngay lập tức với ảnh hưởng của gió Mặt trời, bao gồm các hạt mang điện di chuyển với tốc độ 900.000 dặm một giờ, có sự tương tác giữa từ trường của HAT-P-11b và không gian ngay lập tức. Ballster giải thích môi trường với gió mặt trời đến từ ngôi sao của nó.

Vật lý trong từ quyển của Trái đất và HAT-P-11b là giống nhau; Tuy nhiên, sự gần gũi của một hành tinh ngoài hành tinh với ngôi sao của nó – chỉ bằng một phần hai mươi khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời – khiến cho phần trên của bầu khí quyển nóng lên và về cơ bản là “sôi” trong không gian, dẫn đến sự hình thành đuôi từ trường.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng tính kim loại trong khí quyển của HAT-P-11b – số nguyên tố hóa học trong một vật thể nặng hơn hydro và heli – thấp hơn dự kiến. Trong hệ mặt trời của chúng ta, các hành tinh khí băng giá, Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương, giàu khoáng chất nhưng có từ trường yếu, trong khi các hành tinh khí lớn hơn nhiều, sao Mộc Và sao ThổNó có kim loại thấp và từ trường mạnh. Các tác giả nói rằng các kim loại khí quyển thấp của HAT-P-11b thách thức các mô hình hình thành ngoại hành tinh hiện nay.

Pallister nói: “Mặc dù HAT-P-11b chỉ bằng 8% khối lượng của Sao Mộc, nhưng chúng tôi nghĩ rằng hành tinh này trông giống Sao Mộc nhỏ hơn là Sao Hải Vương. “Thành phần khí quyển mà chúng ta thấy trên HAT-P-11b cho thấy rằng cần phải nghiên cứu thêm để cải thiện các lý thuyết hiện tại về cách một số ngoại hành tinh hình thành nói chung.”

Tham khảo: “Chữ ký từ trường mạnh và bầu khí quyển nghèo kim loại của hành tinh ngoại cỡ Sao Hải Vương” của 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 và Mercedes Lopez Morales, ngày 16 tháng 12 năm 2021, Có sẵn tại đây. thiên văn học tự nhiên.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Kính viễn vọng không gian Hubble là một dự án hợp tác quốc tế giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Các quan sát được thực hiện thông qua các chương trình sau: Chương trình HST nhỏ # 14625 dành riêng cho HAT-P-11b (Điều tra viên chính Gilda E. Ballester) và Chương trình HST Kho bạc # 14767 có tên là PanCET: Chương trình Kho bạc Panchromatic Exoplanet So sánh (Điều tra viên chính David K. Singh và Mercedes Lopez Morales).

Bài báo, “Các dấu hiệu của từ tính mạnh và bầu khí quyển có kim loại xấu của hành tinh có kích thước sao Hải Vương” đã được xuất bản trong số ra ngày 16 tháng 12 của thiên văn học tự nhiên. Đồng tác giả ngoài Ballester và Ben-Jaffel còn có Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford và Mercedes Lopez Morales.