ستاره‌شناسان علامت میدان مغناطیسی را در یک سیاره فراخورشیدی شناسایی می‌کنند!!

مشاهدات هابل از ناحیه گسترده‌ای از ذرات کربن باردار که سیاره فراخورشیدی HAT-P-11b را احاطه کرده و در دمی بلند از آن دور می‌شوند، به بهترین وجه توسط میدان مغناطیسی، اولین کشف از این دست در سیاره‌ای خارج از منظومه شمسی توضیح داده می‌شود. این سیاره به صورت دایره کوچکی در نزدیکی مرکز به تصویر کشیده شده است. یون‌های کربن ناحیه وسیعی از آن را پر می‌کنند. در دم مغناطیسی، که به اندازه کامل نشان داده نشده است، یون‌ها با سرعت متوسط ​​مشاهده شده حدود 100000 مایل در ساعت فرار می‌کنند. 1 AU برابر است با فاصله بین زمین و خورشید. اعتبار: Lotfi Ben-Jaffel/Institute of Astrophysics, Paris

محققان اولین علامت میدان مغناطیسی را در اطراف سیاره‌ای خارج از منظومه شمسی شناسایی کرده‌اند. میدان مغناطیسی زمین به عنوان سپری در برابر ذرات پر انرژی خورشید به نام باد خورشیدی عمل می‌کند. میدان‌های مغناطیسی می‌توانند نقش‌های مشابهی را در سیارات دیگر ایفا کنند.

یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان از داده‌های تلسکوپ فضایی هابل برای کشف امضای میدان مغناطیسی در سیاره‌ای خارج از منظومه شمسی استفاده کردند. اولین بار است که چنین ویژگی در یک سیاره فراخورشیدی دیده می‌شود.

میدان مغناطیسی مشاهدات ناحیه گسترده‌ای از ذرات کربن باردار را که سیاره را احاطه کرده و در یک دنباله بلند از آن دور می‌شوند، به بهترین نحو توضیح می‌دهد. میدان‌های مغناطیسی نقش مهمی در حفاظت از جو سیاره‌ها ایفا می‌کنند، بنابراین توانایی تشخیص میدان‌های مغناطیسی سیارات فراخورشیدی گامی مهم در جهت درک بهتر این جهان‌های بیگانه است.

این تیم از هابل برای مشاهده سیاره فراخورشیدی HAT-P-11b، سیاره‌ای به اندازه نپتون که 123 سال نوری از زمین فاصله دارد، استفاده کرد که شش بار به طور مستقیم از روی ستاره میزبان خود عبور می‌کند که به عنوان “گذر” شناخته می‌شود. مشاهدات در طیف نور ماوراء بنفش انجام شده است که فراتر از آن چیزی است که چشم انسان می‌تواند ببیند.

هابل یون‌های کربن – ذرات باردار که با میدان‌های مغناطیسی برهمکنش می‌کنند – کشف کرد که سیاره را در چیزی احاطه کرده‌اند که به عنوان مگنتوسفر شناخته می‌شود،. مگنتوسفر ناحیه‌ای در اطراف یک جرم آسمانی (مانند زمین) است که از برهمکنش جسم با باد خورشیدی ساطع شده توسط ستاره میزبانش تشکیل می‌شود.

گیلدا بالستر، استاد تحقیقاتی در دانشگاه آریزونا و یکی از همکاران این مقاله گفت: «این اولین بار است که امضای میدان مغناطیسی یک سیاره فراخورشیدی مستقیماً در سیاره‌ای خارج از منظومه شمسی شناسایی می‌شود. نویسندگان “یک میدان مغناطیسی قوی در سیاره‌ای مانند زمین می‌تواند از جو و سطح آن در برابر بمباران مستقیم ذرات پرانرژی محافظت کند که باد خورشیدی را تشکیل می‌دهند. این فرآیندها به شدت بر تکامل حیات در سیاره‌ای مانند زمین تاثیر می‌گذارد زیرا میدان مغناطیسی موجودات زنده را از این ذرات پر انرژی محافظت می‌کند..”

کشف مغناطیس کره HAT-P-11b یک گام مهم به سوی درک بهتر از قابلیت سکونت یک سیاره فراخورشیدی است. به گفته محققان، همه سیارات و قمرهای منظومه شمسی ما میدان‌های مغناطیسی خاص خود را ندارند و ارتباط بین میدان‌های مغناطیسی و قابلیت سکونت یک سیاره همچنان نیاز به مطالعه بیشتری دارد.

بالستر گفت: «HAT-P-11 b ثابت کرده است که یک هدف بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا مشاهدات گذر UV هابل یک مگنتوسفر را نشان داده است که هم به عنوان یک جزء یونی گسترده در اطراف سیاره و هم به عنوان دنباله ‌بلند یون‌های فراری دیده می‌شود. روش کلی را می‌توان برای شناسایی مگنتوسفرها در انواع سیارات فراخورشیدی و ارزیابی نقش آنها در قابلیت سکونت بالقوه استفاده کرد.

بالستر، محقق اصلی یکی از برنامه‌های تلسکوپ فضایی هابل که HAT-P-11b را رصد کرد، در انتخاب این هدف خاص برای مطالعات UV مشارکت داشت. یک کشف کلیدی، مشاهده یون‌های کربن نه تنها در یک منطقه اطراف سیاره، بلکه در یک دم بلند بود که با سرعت متوسط ​​100000 مایل در ساعت از سیاره دور می‌شد. دم برای حداقل 1 واحد نجومی، فاصله بین زمین و خورشید به فضا رسید.

محققان به سرپرستی اولین نویسنده مقاله، لطفی بن جافل در مؤسسه اخترفیزیک در پاریس، سپس از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری سه بعدی برای مدل‌سازی برهمکنش‌های بین بالاترین مناطق جوی سیاره و میدان مغناطیسی با باد خورشیدی ورودی استفاده کردند.

درست مانند میدان مغناطیسی زمین و محیط فضایی آن با باد خورشیدی برخوردی که متشکل از ذرات باردار است که با سرعت 900000 مایل در ساعت حرکت می‌کنند، برهمکنش‌هایی بین میدان مغناطیسی HAT-P-11b و محیط فضایی آن با باد خورشیدی وجود دارد. بالستر توضیح داد که ستاره میزبان آن، و اینها بسیار پیچیده هستند.

فیزیک مغناطیس کره زمین و HAT-P-11b یکسان است. با این حال، نزدیکی سیاره فراخورشیدی به ستاره‌اش – فقط یک بیستم فاصله زمین تا خورشید – باعث می‌شود اتمسفر بالایی آن گرم شود و اساساً در فضا “جوش بیاید” و در نتیجه دم مغناطیسی تشکیل شود.

محققان همچنین دریافتند که فلزی بودن اتمسفر HAT-P-11b – تعداد عناصر شیمیایی موجود در یک جسم که از هیدروژن و هلیوم سنگین‌تر هستند – کمتر از حد انتظار است. در منظومه شمسی، سیارات گازی یخی، نپتون و اورانوس، غنی از فلز هستند، اما میدان مغناطیسی ضعیفی دارند، در حالی که سیارات گازی بسیار بزرگتر، مشتری و زحل، دارای فلز کم و میدان مغناطیسی قوی هستند. نویسندگان می‌گویند که فلزی بودن کم اتمسفر HAT-P-11b مدل‌های کنونی تشکیل سیارات فراخورشیدی را به چالش می‌کشد.

بالستر گفت: «اگرچه جرم HAT-P-11b تنها 8 درصد از جرم مشتری است، اما ما فکر می‌کنیم که این سیاره فراخورشیدی بیشتر شبیه یک مینی مشتری است تا یک نپتون. ترکیب اتمسفری که در HAT-P-11b می‌بینیم نشان می‌دهد که کار بیشتری باید انجام شود تا تئوری‌های فعلی در مورد چگونگی تشکیل سیارات فراخورشیدی به طور کلی انجام شود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers detect signature of magnetic field on an exoplanet

by University of Arizona DECEMBER 21, 2021

https://phys.org/news/2021-12-astronomers-signature-magnetic-field-exoplanet.html