VLA odkrywa pozasłoneczny obiekt planetarny z silnym polem magnetycznym

Credit: Chuck Carter, NRAO/AUI/NSF

Astronomowie korzystający z sieci teleskopów VLA (Very Large Array) dokonali pierwszego wykrycia obiektu o masie planetarnej poza Układem Słonecznym za pomocą radioteleskopu. Obiekt, kilkanaście razy masywniejszy od Jowisza, charakteryzuje się zaskakująco silnym polem magnetycznym i należy do planet samotnie przemierzających przestrzeń kosmiczną, bez żadnej gwiazdy macierzystej.

“Odkryty przez nas obiekt znajduje się na granicy między planetą a brązowym karłem i dostarcza nam wielu zagadek, które potencjalnie mogą pomóc nam zrozumieć procesy magnetyczne zachodzące tak w gwiazdach jak i planetach” mówi Melodie Kao, która kierowała badaniami podczas doktoratu w Caltech.

Brązowe karły t obiekty za masywne, aby uważać je za planety, ale niewystarczająco masywne, aby utrzymać procesy fuzji wodoru w hel w swoich jądrach – czyli procesy definiujące gwiazdy. Teoretycy już w latach sześćdziesiątych sugerowali możliwość istnienia takich obiektów, jednak na odkrycie pierwszego brązowego karła trzeba było poczekać do 1995 roku. Początkowo uważano, że brązowe karły nie emitują fal radiowych jednak w 2001 roku odkryto rozbłysk radiowy pochodzący z brązowego karła, który dowiódł istnienia silnego pola magnetycznego.

Późniejsze obserwacje wykazały, że niektóre brązowe karły posiadają silne zorze polarne podobne do tych obserwowanych w gazowych olbrzymach Układu Słonecznego. Zorze obserwowane na Ziemi spowodowane są interakcjami pola magnetycznego planety z wiatrem słonecznym. Niemniej jednak samotne brązowe karły nie mają wiatru słonecznego z pobliskiej gwiazdy, aby móc z nim oddziaływać. Jak zatem powstają zorze na brązowych karłach wciąż nie wiadomo, jednak naukowcy podejrzewają, że wokół brązowego karła może krążyć planeta lub księżyc, który oddziałuje z polem magnetycznym karła, tak jak ma to miejsce w przypadku Jowisza i jego księżyca Io.

Osobliwy obiekt w najnowszych badaniach, znany jako SIMP J01365663+0933473 posiada pole magnetyczne 200 razy silniejsze od Jowisza. Obiekt ten został pierwotnie odkryty w 2016 roku jako jeden z pięciu brązowych karłów, które naukowcy badali za pomocą VLA, poszukując nowych informacji o polach magnetycznych i mechanizmach, w za pomocą których niektóre z najchłodniejszych takich obiektów mogą emitować silne fale radiowe. Masy brązowych karłów są zawsze trudne do ustalenia, i podczas tamtych badań obiekt uznano za starego i dużo bardziej masywnego brązowego karła.

W ubiegłym roku niezależny zespół badaczy odkrył, że SIMP J01365663+0933473 stanowi element bardzo młodej grupy gwiazd. Jego młody wiek oznacza, że jest on w rzeczywistości na tyle mało masywny, że może być swobodną planetą – jego masa to zaledwie 12,7 mas Jowisza, a promień to 1,22 promienia Jowisza. Przy wieku 200 milionów lat i odległości 20 lat świetlnych od Ziemi, obiekt ten charakteryzuje się temperaturą powierzchni na poziomie 825 stopni Celsjusza. Dla porównania temperatura powierzchni Słońca to koło 5500 stopni Celsjusza.

Różnice między gazowymi olbrzymami a brązowymi karłami stanowią wciąż temat gorących dyskusji między astronomami, jednak jedna z zasad wykorzystywanych do ustalenia z jakim obiektem mamy do czynienia wykorzystuje masę poniżej której ustaje fuzja deuteru – to około 13 mas Jowisza.

Jednocześnie, zespół z Caltech, który jako pierwszy odkrył emisję radiową z tego obiektu w 2016 roku, obserwował go ponownie i na wyższych częstotliwościach radiowych, dzięki czemu dowiódł, że jego pole magnetyczne jest jeszcze silniejsze niż ustalono przy pierwszych pomiarach.

Tak silne pole magnetyczne “Stanowi potężne wyzwanie dla naszej wiedzy o mechanizmie dynama, który wytwarza pola magnetyczne w brązowych karłach i egzoplanetach i napędza obserwowane przez nas zorze” mówi Gregg Hallinan z Caltech.

“Ten konkretny obiekt jest ekscytujący ponieważ badanie jego dynama magnetycznego może dać nam nowe informacje o tym jak takie same mechanizmy mogą działać w egzoplanetach. Uważamy, że takie same mechanizmy mogą zachodzić nie tylko w brązowych karłach, ale także w gazowych olbrzymach i planetach skalistych” dodaje Kao.

Źródło: NRAO