Astrônomos observam o primeiro cinturão de radiação visto fora do nosso sistema solar

15 de maio de 2023

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pela Universidade da Califórnia - Santa Cruz

Os astrônomos descreveram o primeiro cinturão de radiação observado fora do nosso sistema solar, usando um conjunto coordenado de 39 antenas de rádio do Havaí à Alemanha para obter imagens de alta resolução. As imagens de emissões de rádio intensas e persistentes de uma anã ultrafria revelam a presença de uma nuvem de elétrons de alta energia presos no poderoso campo magnético do objeto, formando uma estrutura de dois lóbulos análoga às imagens de rádio dos cinturões de radiação de Júpiter.

"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 Melodie Kao, pós-doutorando na UC Santa Cruz e primeiro autor de um artigo sobre as novas descobertas publicado em 15 de maio na Nature.

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.