天文學家首次探測到太陽系外的行星磁場

2021-12-30     科技大咖控

原標題:天文學家首次探測到太陽系外的行星磁場

研究人員發現了太陽系外行星周圍磁場的第一個信號。地球磁場作為一個屏障,抵禦來自太陽的高能粒子,被稱為太陽風。磁場在其他行星上也有類似的作用。

一個國際天文學家小組使用了來自哈勃太空望遠鏡發現太陽系外行星磁場的特徵。

磁場最好地解釋了觀察到的圍繞著行星並以長尾流離地球的帶電碳粒子的擴展區域。磁場在保護行星大氣層中起著至關重要的作用,因此探測系外行星磁場的能力是更好地了解這些外星世界的一個重要步驟。

研究小組利用哈勃望遠鏡觀測了系外行星HAT-P-11b,a海王星-這顆距離地球123光年大小的行星,以一種被稱為「凌日」的方式直接穿過其主星的表面六次這些觀察是在紫外光譜中進行的,這是人眼所能看到的。

哈勃望遠鏡探測到碳離子——與磁場相互作用的帶電粒子——圍繞在地球周圍的所謂磁層。磁層是天體(如地球)周圍的一個區域,它是由該天體與它的主星發射的太陽風相互作用而形成的。

哈勃望遠鏡觀測到的圍繞著系外行星HAT-P-11b並以長尾流走的帶電碳粒子的擴展區域,最好的解釋是磁場,這是在我們太陽系以外的行星上首次發現的此類現象。這顆行星被描繪成靠近中心的小圓圈。碳離子充滿了廣闊的區域。在磁尾中,沒有完全顯示出來,離子以觀測到的平均速度約100000英里/小時逃逸。1 AU等於地球和太陽之間的距離。

這是第一次發現系外行星的特徵,磁場在太陽系外的行星上被直接探測到,該論文的作者之一、亞利桑那大學月球和行星實驗室的兼職研究教授吉爾達·巴列斯特說。像地球這樣的行星上的強磁場可以保護它的大氣層和表面免受構成太陽風的高能粒子的直接轟擊。這些過程嚴重影響了像地球這樣的行星上生命的進化,因為磁場使生物體免受這些高能粒子的侵襲。

HAT-P-11b磁層的發現,是朝著更好地理解系外行星的可居住性邁出的重要一步。研究人員稱,並非我們太陽系中所有的行星和衛星都有自己的磁場,磁場與行星宜居性之間的關係仍需進一步研究。

「HAT-P-11b已經被證明是一個非常令人興奮的目標,因為哈勃的紫外過境觀測揭示了一個磁層,它既是行星周圍的一個擴展的離子成分,又是逃逸離子的長尾,」Ballester說,他補充說,這種通用方法可以用來探測各種系外行星上的磁層,並評估它們在潛在的可居住性中的作用。

巴列斯特是哈勃太空望遠鏡項目的主要研究者之一,他觀察了HAT-P-11b,他為選擇這一特定的目標進行紫外研究做出了貢獻。一個關鍵的發現是對碳離子的觀察,不僅是在行星周圍的一個區域,而且是以平均10萬英里每小時的速度從行星上流走的一條長尾。尾巴進入太空至少有1個天文單位,即地球和太陽之間的距離。

論文的第一作者,巴黎天體物理研究所的Lotfi Ben Jaffel領導的研究人員隨後利用3D計算機模擬,模擬了行星最高層大氣區域和磁場與入射太陽風的相互作用。

「就像地球磁場及其鄰近空間環境與太陽風相互作用,太陽風是由以90萬英里每小時的速度運動的帶電粒子組成的,HAT-P-11b的磁場和它的直接空間環境與來自其主星的太陽風之間存在相互作用,這些相互作用非常複雜。」芭蕾舞者解釋道。

地球磁層和HAT-P-11b的物理性質是相同的;然而,這顆系外行星距離其恆星很近,只有地球到太陽距離的二十分之一,這導致其高層大氣變暖,基本上「蒸發」到太空中,從而形成了磁尾。

研究人員還發現,HAT-P-11b大氣中的金屬丰度(一個物體中比氫和氦重的化學元素的數量)低於預期。在我們的太陽系,冰氣行星,海王星和天王星,富含金屬,但磁場較弱,而大得多的氣體行星,朱庇特和土星金屬丰度低,磁場強。作者說,HAT-P-11b的低大氣金屬含量挑戰了目前的系外行星形成模型。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/513041635_121193003-sh.html