Pierwsze obliczenia aktywności magnetycznej gorących jowiszów

Ilustracja przedstawia gorącego jowisza krążącego tak blisko czerwonego karła, że pola magnetyczne obu obiektów ze sobą oddziałują. Źródło: NASA, ESA oraz A. Schaller

Gazowe olbrzymy krążące wokół innych gwiazd charakteryzują się silnymi polami magnetycznymi, wielokrotnie silniejszymi od pola magnetycznego Jowisza, wskazują najnowsze wyniki badań realizowanych przez zespół astrofizyków kierowany przez Wilsona Cauleya z Uniwersytetu w Kolorado. Po raz pierwszy udało się obliczyć natężenie tych pól na podstawie danych obserwacyjnych.

“Nasze badania stanowią pierwszą próbę wykorzystania obserwacji do opisania natężenia pola magnetycznego egzoplanety” mówi prof. Jewgienia Szkolnik z Arizona State University. “Obserwowane sygnały wydają się pochodzić z interakcji zachodzących między polami magnetycznymi gwiazdy i planety na bardzo ciasnej orbicie”.

Od 1988 roku odkryto ponad 3000 układów planetarnych, w których odkryto ponad 4000 planet. W wielu z tych układów znajdują się tak zwane “gorące jowisze”. To masywne, gazowe planety przypominające Jowisza, ale krążące wokół swoich gwiazd w niewielkiej odległości, zazwyczaj około pięciu średnic gwiazdy czyli 20-krotności odległości Księżyca od Ziemi.

Takie planety przemieszczają się zatem głęboko wewnątrz pola magnetycznego gwiazdy, gdzie interakcje między polem magnetycznym planety i gwiazdy mogą być ciągłe i silne.

We wcześniejszych badaniach górne ograniczenia na pole magnetyczne egzoplanet nakładano na podstawie obserwacji radiowych lub dedukcji czysto teoretycznej.

“Połączyliśmy pomiary wzmożonej emisji gwiezdnej z interakcji magnetycznych gwiazda-planeta z teoriami fizycznymi do obliczenia natężenia pola magnetycznego dla czterech gorących jowiszów” mówi Cauley.

Siłę pola magnetycznego określono na zakres od 20 o 120 gaussów. Dla porównania pole magnetyczne Jowisza to 4,3 gaussa, a pole magnetyczne Ziemi – 0,5, a mimo to jest to wartość wystarczająca do ustawiania igieł kompasów na całym świecie.

Astrofizycy wykorzystali teleskopy na Hawajach i we Francji do uzyskania wysokiej rozdzielczości obserwacji emisji zjonizowanego wapnia (Ca II) w gwiazdach macierzystych czterech gorących jowiszów. Emisja pochodzi z gorącej, magnetycznie ogrzanej chromosfery gwiazdy, cienkiej warstwy gazu znajdującej się nad chłodniejszą powierzchnią gwiazdy. Obserwacje pozwoliły badaczom obliczyć jak dużo energii uwalniane jest pod postacią emisji wapnia.


Strasznie długi tekst, prawda? Jak nie chce ci się już czytać o kosmosie i wolisz posłuchać. Włóż słuchawki i posłuchaj podcastu. 😀


“Wykorzystaliśmy szacunki siły pola do obliczenia natężenia pola magnetycznego planet wykorzystując do tego teorię opisującą jak pola magnetyczne planet oddziałują z polami magnetycznymi gwiazd”, mówi Szkolnik.

“Pola magnetyczne lubią stan niskiej energii. Jeżeli rozciągniemy lub skręcimy pole niczym gumkę recepturkę, wzrośnie energia przechowywana w polu magnetycznym”. Gorące jowisze krążą bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych, dzięki czemu pole magnetyczne planety może rozciągać i wykręcać linie pola magnetycznego gwiazdy.

“Gdy do tego dochodzi” kontynuuje Cauley, “energia uwalniana jest w rekoneksji dwóch pól, co z kolei ogrzewa atmosferę gwiazdy, prowadząc do intensyfikacji emisji wapnia”.

Astrofizycy podejrzewali, że gorące jowisze, tak jak nasz Jowisz, będą w swoich wnętrzach wytwarzały pole magnetyczne. Nowe obserwacje stanowią pierwszy wgląd w wewnętrzną dynamikę tych masywnych planet.

“To pierwsze próby oszacowania siły pola magnetycznego tych planet w oparciu o obserwacje, dlatego jest to ogromny skok w naszej wiedzy. Dzięki temu lepiej wiemy c się dzieje wewnątrz tych planet” mówi Szkolnik.

Symulacja przedstawia jak pole magnetyczne gorącego jowisza oddziałuje z polem magnetycznym jego gwiazdy macierzystej.

Natężenie pola okazało się znacznie większe od tego, jakiego można by oczekiwać biorąc pod uwagę tempo rotacji i wiek planety. Standardowa teoria dynama dla pola magnetycznego planety przewiduje znacznie słabsze pole magnetyczne dla takich planet.

Zamiast tego, obserwacje wspierają teorię mówiącą, że planetarne pola magnetyczne zależą od ilości ciepła przepływającego przez wnętrze planety. Ponieważ pochłaniają one dużo dodatkowej energii ze swoich gwiazd, gorące jowisze powinny mieć silniejsze pole magnetyczne niż planety o podobnej masie i tempie rotacji.

Źródło: Arizona State University

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.