Gli astronomi osservano la prima fascia di radiazioni vista al di fuori del nostro sistema solare

15 maggio 2023

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dall'Università della California - Santa Cruz

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.

"Stiamo effettivamente immaginando la magnetosfera del nostro obiettivo osservando il plasma che emette radio - 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 detto Melodie. Kao, ricercatore post-dottorato presso l'UC Santa Cruz e primo autore di un articolo sulle nuove scoperte pubblicato il 15 maggio su Nature.

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 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.

"Le aurore possono essere utilizzate per misurare la forza del campo magnetico, ma non la forma. Abbiamo progettato questo esperimento per mostrare un metodo per valutare la forma dei campi magnetici sulle nane brune e infine sugli esopianeti", ha detto Kao.

La forza e la forma del campo magnetico possono essere un fattore importante nel determinare l'abitabilità di un pianeta. "Quando pensiamo all'abitabilità degli esopianeti, il ruolo dei loro campi magnetici nel mantenere un ambiente stabile è qualcosa da considerare oltre a fattori come l'atmosfera e il clima", ha detto Kao.

Per generare un campo magnetico, l'interno di un pianeta deve essere abbastanza caldo da contenere fluidi elettricamente conduttori, che nel caso della Terra è il ferro fuso nel suo nucleo. Su Giove, il fluido conduttore è idrogeno sotto una pressione tale da diventare metallico. L’idrogeno metallico probabilmente genera campi magnetici anche nelle nane brune, ha detto Kao, mentre all’interno delle stelle il fluido conduttore è idrogeno ionizzato.