Para astronom telah mendeteksi indikasi pertama adanya medan magnet di sebuah planet di luar tata surya kita

Kesan seniman tentang HAT-P-11b, sebuah planet ekstrasurya yang mengorbit bintang induknya sekitar seperduapuluh jarak dari Bumi ke Matahari. Kredit: Dennis Bagram/Universitas Jenewa

Para peneliti telah mengidentifikasi tanda pertama dari medan magnet yang mengelilingi sebuah planet di luar tata surya kita. Medan magnet bumi bertindak sebagai perisai terhadap partikel energik dari matahari yang dikenal sebagai angin matahari. Medan magnet dapat memainkan peran serupa di planet lain.

Sebuah tim astronom internasional menggunakan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble Untuk menemukan tanda medan magnet di planet di luar tata surya kita. Hasilnya dijelaskan dalam makalah penelitian di jurnal astronomi alamIni adalah pertama kalinya fitur seperti itu terlihat di file planet ekstrasurya.

Medan magnet paling baik menjelaskan pengamatan wilayah luas partikel karbon bermuatan yang mengelilingi planet dan mengalir menjauh darinya dalam bentuk ekor yang panjang. Medan magnet memainkan peran penting dalam melindungi atmosfer planet, sehingga mampu mendeteksi medan magnet dari planet ekstrasurya merupakan langkah penting menuju pemahaman yang lebih baik tentang seperti apa dunia asing ini.

Tim menggunakan Hubble untuk mengamati planet ekstrasurya HAT-P-11b, a NeptunusPlanet, 123 tahun cahaya dari Bumi, melewati langsung wajah bintang induknya enam kali dalam apa yang dikenal sebagai “transit.” Pengamatan dilakukan dalam spektrum sinar ultraviolet, yang berada di luar jangkauan mata manusia.

Hubble menemukan ion karbon – partikel bermuatan yang berinteraksi dengan medan magnet – yang mengelilingi planet ini di tempat yang dikenal sebagai magnetosfer. Magnetosfer adalah wilayah di sekitar benda langit (seperti Bumi) yang dibentuk oleh interaksi benda tersebut dengan angin matahari yang berasal dari bintang induknya.

Pengamatan Hubble terhadap wilayah yang diperluas dari partikel karbon bermuatan yang mengelilingi planet ekstrasurya HAT-P-11b dan mengalir dalam ekor panjang dapat dijelaskan dengan baik oleh medan magnetnya, penemuan pertama di planet di luar tata surya kita. Planet ini digambarkan sebagai lingkaran kecil di dekat pusatnya. Ion karbon mengisi area yang luas. Di ekor magnet, yang tidak diperlihatkan secara maksimal, ion-ion lolos dengan kecepatan rata-rata yang diamati sekitar 100.000 mil per jam. 1 SA sama dengan jarak antara Bumi dan Matahari. Kredit: Lotfi Bengavel / Institut Astrofisika, Paris

“Ini adalah pertama kalinya tanda medan magnet dari sebuah planet ekstrasurya telah terdeteksi secara langsung di sebuah planet di luar tata surya kita,” kata Gilda Pallister, profesor peneliti di Laboratorium Lunar dan Planet Universitas Arizona dan rekan penulis studi tersebut. kertas. penulis. “Medan magnet yang kuat di planet seperti Bumi dapat melindungi atmosfer dan permukaannya dari serangan langsung partikel energik yang membentuk angin matahari. Proses ini sangat mempengaruhi perkembangan kehidupan di planet seperti Bumi karena medan magnet melindungi makhluk hidup. dari partikel energik ini.”

Penemuan magnetosfer HAT-P-11b merupakan langkah penting menuju pemahaman yang lebih baik tentang kelayakhunian sebuah planet ekstrasurya. Menurut para peneliti, tidak semua planet dan bulan di tata surya kita memiliki medan magnetnya sendiri, dan hubungan antara medan magnet dan kelayakhunian sebuah planet masih perlu dipelajari lebih lanjut.

“HAT-P-11 b telah terbukti menjadi target yang sangat menarik, karena pengamatan transit ultraviolet Hubble mengungkapkan magnetosfer, terlihat sebagai komponen ionik yang membentang di sekitar planet dan ekor panjang ion buronan,” kata Pallister, menambahkan bahwa ini bisa digunakan Metode umum untuk mendeteksi magnetosfer pada berbagai exoplanet dan untuk mengevaluasi perannya dalam kelayakhunian.

Pallister, peneliti utama untuk salah satu program Teleskop Luar Angkasa Hubble yang mengamati HAT-P-11b, berkontribusi pada pemilihan target khusus ini untuk studi ultraviolet. Penemuan utama adalah pengamatan ion karbon tidak hanya di wilayah sekitar planet, tetapi juga di ekor panjang yang mengalir menjauh dari planet dengan kecepatan rata-rata 100.000 mil per jam. Ekor mencapai ruang setidaknya untuk satu unit astronomi, yaitu jarak antara Bumi dan Matahari.

Para peneliti, yang dipimpin oleh penulis pertama makalah, Lotfi Bengavel dari Institute of Astrophysics di Paris, menggunakan simulasi komputer 3D untuk memodelkan interaksi antara wilayah atmosfer atas planet dan medan magnet dengan angin matahari yang masuk.

“Sama seperti interaksi medan magnet bumi dan lingkungan luar angkasa langsung dengan angin matahari yang mempengaruhi, yang terdiri dari partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan 900.000 mil per jam, ada interaksi antara medan magnet HAT-P-11b dan ruang terdekat. lingkungan dengan angin matahari yang datang dari bintangnya,” jelas Ballster. Tuan rumah, ini sangat kompleks.

Fisika di magnetosfer Bumi dan HAT-P-11b adalah sama; Namun, kedekatan sebuah planet ekstrasurya dengan bintangnya – hanya seperdua puluh jarak dari Bumi ke Matahari – menyebabkan atmosfer bagian atas memanas dan pada dasarnya “mendidih” di ruang angkasa, yang mengarah pada pembentukan ekor magnet.

Para peneliti juga menemukan bahwa metallicity atmosfer HAT-P-11b – jumlah unsur kimia dalam suatu objek yang lebih berat dari hidrogen dan helium – lebih rendah dari yang diharapkan. Di tata surya kita, planet gas es, Neptunus dan Uranus, kaya akan mineral tetapi dengan medan magnet yang lemah, sedangkan planet gas yang jauh lebih besar, Jupiter Dan SaturnusIni memiliki logam rendah dan medan magnet yang kuat. Para penulis mengatakan bahwa logam atmosfer rendah dari HAT-P-11b menantang model pembentukan planet ekstrasurya saat ini.

“Meskipun HAT-P-11b hanya 8% massa Jupiter, kami pikir planet ekstrasurya lebih mirip Jupiter kecil daripada Neptunus,” kata Pallister. “Komposisi atmosfer yang kita lihat di HAT-P-11b menunjukkan bahwa lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk meningkatkan teori saat ini tentang bagaimana beberapa planet ekstrasurya terbentuk secara umum.”

Referensi: “Tanda magnet yang kuat dan atmosfer planet ekstrasurya seukuran Neptunus yang miskin logam” oleh 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 dan Mercedes Lopez Morales, 16 Des 2021, Tersedia di sini. astronomi alam.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x

Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah proyek kerjasama internasional antara NASA dan Badan Antariksa Eropa. Pengamatan dilakukan melalui program berikut: Small HST Program #14625 didedikasikan untuk HAT-P-11b (Principal Investigator Gilda E. Ballester) dan Treasury HST Program #14767 bernama PanCET: The Exoplanet Comparative Panchromatic Treasury Program (Penyelidik Utama David K. Singh dan Mercedes Lopez Morales).

Makalah, “Signatures of Strong Magnetism and Bad Metallic Atmosphere of an Exoplanet the Size of Neptunus” diterbitkan dalam edisi 16 Desember majalah astronomi alam. Rekan penulis selain Ballester dan Ben-Jaffel adalah Antonio García Muñoz, Panagiotis Lavas, David K. Wakeford, dan Mercedes Lopez Morales.