Imagens de alta resolução de emissões de rádio de uma anã ultrafria mostram uma estrutura de dois lóbulos como os cinturões de radiação de Júpiter – ScienceDaily

“Na verdade, estamos visualizando a magnetosfera de nosso alvo observando o plasma emissor de rádio – seu cinturão de radiação – na magnetosfera. Isso nunca foi feito antes para algo do tamanho de um planeta gigante gasoso fora do nosso sistema solar”, disse. disse Melodie Kao, pós-doutoranda na UC Santa Cruz e primeira autora de um artigo sobre as novas descobertas publicado em 15 de maio Natureza.

Campos magnéticos fortes formam uma “bolha magnética” em torno de um planeta chamado magnetosfera, que pode prender e acelerar partículas para velocidades próximas à da luz. Todos os planetas do nosso sistema solar que possuem tais campos magnéticos, incluindo a Terra, bem como Júpiter e os outros planetas gigantes, possuem cinturões de radiação que consistem nessas partículas carregadas de alta energia presas pelo campo magnético do planeta.

Os cinturões de radiação da Terra, conhecidos como cinturões de Van Allen, são grandes zonas em forma de rosquinha de partículas de alta energia capturadas dos ventos solares pelo campo magnético. A maioria das partículas nos cinturões de Júpiter são de vulcões em sua lua Io. Se você pudesse colocá-los lado a lado, o cinturão de radiação que Kao e sua equipe imaginaram seria 10 milhões de vezes mais brilhante que o de Júpiter.

Partículas desviadas pelo campo magnético em direção aos pólos geram auroras (“luzes do norte”) quando interagem com a atmosfera, e a equipe de Kao também obteve a primeira imagem capaz de diferenciar entre a localização da aurora de um objeto e seus cinturões de radiação fora do nosso sistema solar .

A anã ultrafria fotografada neste estudo atravessa a fronteira entre estrelas de baixa massa e anãs marrons massivas. “Embora a formação de estrelas e planetas possa ser diferente, a física dentro deles pode ser muito semelhante naquela parte mole do continuum de massa que conecta estrelas de baixa massa a anãs marrons e planetas gigantes gasosos”, explicou Kao.

Caracterizar a força e a forma dos campos magnéticos dessa classe de objetos é um terreno amplamente desconhecido, disse ela. Usando sua compreensão teórica desses sistemas e modelos numéricos, os cientistas planetários podem prever a força e a forma do campo magnético de um planeta, mas não tiveram uma boa maneira de testar facilmente essas previsões.

“Auroras podem ser usadas para medir a força do campo magnético, mas não a forma. Nós projetamos este experimento para mostrar um método para avaliar as formas dos campos magnéticos em anãs marrons e eventualmente exoplanetas”, disse Kao.

A força e a forma do campo magnético podem ser um fator importante na determinação da habitabilidade de um planeta. “Quando pensamos na habitabilidade dos exoplanetas, o papel de seus campos magnéticos na manutenção de um ambiente estável é algo a considerar, além de coisas como a atmosfera e o clima”, disse Kao.

Para gerar um campo magnético, o interior de um planeta deve estar quente o suficiente para ter fluidos eletricamente condutores, que no caso da Terra é o ferro fundido em seu núcleo. Em Júpiter, o fluido condutor é o hidrogênio sob tanta pressão que se torna metálico. O hidrogênio metálico provavelmente também gera campos magnéticos nas anãs marrons, disse Kao, enquanto no interior das estrelas o fluido condutor é o hidrogênio ionizado.

A anã ultrafria conhecida como LSR J1835+3259 era o único objeto que Kao confiava em fornecer os dados de alta qualidade necessários para resolver seus cinturões de radiação.

“Agora que estabelecemos que esse tipo particular de emissão de rádio de baixo nível e estável traça cinturões de radiação nos campos magnéticos de grande escala desses objetos, quando vemos esse tipo de emissão de anãs marrons – e eventualmente de exoplanetas gigantes gasosos – podemos dizer com mais confiança que eles provavelmente têm um grande campo magnético, mesmo que nosso telescópio não seja grande o suficiente para ver sua forma”, disse Kao, acrescentando que ela está ansiosa para quando o Next Generation Very O Large Array, atualmente sendo planejado pelo National Radio Astronomy Observatory (NRAO), pode visualizar muitos outros cinturões de radiação extrasolar.

“Este é um primeiro passo crítico para encontrar muito mais desses objetos e aprimorar nossas habilidades para procurar magnetosferas cada vez menores, eventualmente nos permitindo estudar planetas potencialmente habitáveis ​​do tamanho da Terra”, disse o coautor Evgenya Shkolnik da Arizona State University, que estuda os campos magnéticos e a habitabilidade dos planetas há muitos anos.

A equipe usou o High Sensitivity Array, composto por 39 pratos de rádio coordenados pelo NRAO nos Estados Unidos e o radiotelescópio Effelsberg operado pelo Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha.

“Combinando antenas de rádio de todo o mundo, podemos criar imagens de resolução incrivelmente alta para ver coisas que ninguém jamais viu antes. Nossa imagem é comparável à leitura da linha superior de um gráfico de olho na Califórnia, em Washington, DC, “, disse o coautor Jackie Villadsen, da Bucknell University.

Kao enfatizou que esta descoberta foi um verdadeiro esforço de equipe, contando fortemente com a experiência observacional da co-primeira autora Amy Mioduszewski no NRAO no planejamento do estudo e na análise dos dados, bem como com a experiência de explosões estelares de vários comprimentos de onda de Villadsen e Shkolnik. Este trabalho foi financiado pela NASA e pela Fundação Heising-Simons.