Gli astronomi trovano la prima cintura di radiazioni al di fuori del nostro sistema solare

Di University of California - Santa Cruz, 30 maggio 2023

Rappresentazione artistica di un'aurora e della fascia di radiazione circostante della nana ultrafredda LSR J1835+3259. Crediti: Chuck Carter, Melodie Kao, Fondazione Heising-Simons

High-resolution imaging of radio emissions from an ultracool dwarf shows a double-lobed structure like the radiation belts of JupiterJupiter is the largest planet in the solar system and the fifth planet from the sun. It is a gas giant with a mass greater then all of the other planets combined. Its name comes from the Roman god Jupiter." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Giove.

Un team di astronomi ha osservato con successo la prima fascia di radiazioni al di fuori del nostro sistema solare, utilizzando una serie di 39 parabole radio. La cintura di radiazioni, che si trova attorno a una nana ultrafredda, è simile a quella di Giove ma 10 milioni di volte più luminosa. Questa svolta nello studio dei campi magnetici dei corpi celesti potrebbe contribuire alla comprensione dell’abitabilità degli esopianeti.

Gli astronomi hanno descritto la prima fascia di radiazioni osservata al di fuori del nostro sistema solare, utilizzando una serie coordinata di 39 antenne paraboliche dalle Hawaii alla Germania per ottenere immagini ad alta risoluzione. Le immagini di emissioni radio persistenti e intense provenienti da una nana ultrafredda rivelano la presenza di una nuvola di elettroni ad alta energia intrappolati nel potente campo magnetico dell'oggetto, formando una struttura a doppio lobo analoga alle immagini radio delle cinture di radiazione di Giove.

"We are actually imaging the magnetosphere of our target by observing the radio-emitting plasmaPlasma is one of the four fundamental states of matter, along with solid, liquid, and gas. It is an ionized gas consisting of positive ions and free electrons. It was first described by chemist Irving Langmuir in the 1920s." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> plasma – la sua cintura di radiazione – nella magnetosfera. Ciò non è mai stato fatto prima per qualcosa delle dimensioni di un pianeta gigante gassoso al di fuori del nostro sistema solare", ha affermato Melodie Kao, ricercatrice post-dottorato presso l'Università della California, a Santa Cruz e prima autrice di un articolo sulle nuove scoperte pubblicato a maggio. 15 in Natura.

Forti campi magnetici formano una “bolla magnetica” attorno a un pianeta chiamato magnetosfera, che può intrappolare e accelerare le particelle fino a raggiungere la velocità della luce. Tutti i pianeti del nostro sistema solare che hanno tali campi magnetici, inclusa la Terra, così come Giove e gli altri pianeti giganti, hanno cinture di radiazione costituite da queste particelle cariche ad alta energia intrappolate dal campo magnetico del pianeta.

Le prime immagini di una fascia di radiazione extrasolare sono state ottenute combinando 39 radiotelescopi per formare un telescopio virtuale che abbraccia il globo dalle Hawaii alla Germania. Crediti: Melodie Kao, Amy Mioduszewski

Le cinture di radiazione della Terra, note come cinture di Van Allen, sono grandi zone a forma di ciambella di particelle ad alta energia catturate dai venti solari dal campo magnetico. La maggior parte delle particelle nelle cinture di Giove provengono dai vulcani della sua luna Io. Se potessimo metterli fianco a fianco, la cintura di radiazioni che Kao e il suo team hanno immaginato sarebbe 10 milioni di volte più luminosa di quella di Giove.

Le particelle deviate dal campo magnetico verso i poli generano aurore ("aurore boreali") quando interagiscono con l'atmosfera, e il team di Kao ha anche ottenuto la prima immagine in grado di distinguere tra la posizione dell'aurora di un oggetto e le sue cinture di radiazione al di fuori del nostro sistema solare .

La nana ultrafredda ripresa in questo studio si trova a cavallo del confine tra le stelle di piccola massa e le nane brune massicce. "Mentre la formazione di stelle e pianeti può essere diversa, la fisica al loro interno può essere molto simile in quella parte molle del continuum di massa che collega le stelle di piccola massa alle nane brune e ai pianeti giganti gassosi", ha spiegato Kao.

Caratterizzare la forza e la forma dei campi magnetici di questa classe di oggetti è un terreno in gran parte inesplorato, ha detto. Usando la loro comprensione teorica di questi sistemi e modelli numerici, gli scienziati planetari possono prevedere la forza e la forma del campo magnetico di un pianeta, ma non hanno avuto un buon modo per testare facilmente tali previsioni.