Clic a la imatge per engrandir. Recreació artística d'una aurora i un cinturó de radiació al voltant d'una estrella nana ultra-freda. Crèdit: Chuck Carter, Melodie Kao, Fundació Heising-Simons.
Els astrònoms han observat per primera vegada un cinturó de radiació fora del sistema solar, captant partícules d'alta energia atrapades per un
camp magnètic al voltant d'una estrella nana ultra-freda situada a uns 18 anys llum de la Terra.
El nou cinturó de radiació té dos lòbuls, com els que envolten
Júpiter, el planeta més gran del sistema solar. Però si el cinturó de radiació de l'estrella nana se situés al costat del de Júpiter, seria 10 milions de vegades més brillant.
La radiació es manifesta en forma d'emissions de ràdio intenses i persistents. Les imatges van revelar la presència d'un núvol d'electrons d'alta energia atrapats al camp magnètic de l'estrella nana, coneguda com a LSR J1835+3259.
"
En realitat, estem obtenint imatges de la magnetosfera del nostre objectiu mitjançant l'observació del plasma emissor de ràdio -el seu cinturó de radiació- a la magnetosfera", va afirmar en un comunicat
Melodie Kao, autora principal de la investigació i becària post-doctoral de la Universitat de Califòrnia a Santa Cruz. "
Això mai no s'havia fet abans per quelcom de la mida d'un planeta gegant gasós fora del nostre sistema solar".
Clic a la imatge per engrandir. La primera imatge d'un cinturó de radiació fora del sistema solar, que es va captar utilitzant 39 radiotelescopis per crear un telescopi virtual que abasta el globus des de Hawaii fins a Alemanya. Crèdit: Melodie Kao, Amy Mioduszewski.
La imatge va ser captada per l'equip utilitzant una xarxa de 39 radiotelescopis, que es van combinar per formar un únic telescopi virtual anomenat High Sensitivity Array (HSA, sigles en anglès de Matriu d'Alta Sensibilitat).
LSR J1835+3259 era l'únic objecte més enllà del sistema solar que Kao confiava a poder observar amb prou detall per resoldre els seus cinturons de radiació. I, atès que l'estrella nana té una massa que se situa entre les estrelles de baixa massa i les
nanes marrons -objectes sovint anomenats "estrelles fallides" perquè no tenen la massa necessària per iniciar la fusió nuclear als seus nuclis-, les noves observacions podrien ajudar els astrònoms a trobar la línia divisòria entre les estrelles petites i els planetes grans.
"
Si bé la formació d'estrelles i planetes pot ser diferent, la física dins seu pot ser molt similar en aquesta part tova del continu de massa que connecta estrelles de baixa massa amb nanes marrons i planetes gegants gasosos", va dir Kao.
Observant una aurora extrasolar
Els camps magnètics forts formen una bombolla magnètica al voltant d'un planeta anomenada magnetosfera, que pot atrapar i accelerar partícules carregades a velocitats properes a la de la llum. Molts planetes del sistema solar tenen magnetosferes, igual que el
Sol. Fins i tot una lluna del sistema solar -l'enorme satèl·lit jovià
Ganímedes- té una magnetosfera.
Tot i això, les magnetosferes tenen diferents potències i característiques. Per exemple, la magnetosfera de
Mercuri, el planeta més proper al Sol, només té al voltant d'un 1% de la força
de la bombolla magnètica de la Terra, que és prou forta per protegir l'atmosfera i la vida del nostre planeta les partícules carregades altament energètiques procedents del Sol. Després del Sol, Júpiter posseeix el camp magnètic més potent del sistema solar.
Tots els planetes del sistema solar amb camps magnètics també tenen cinturons de radiació formats per partícules carregades dʻalta energia atrapades al seu voltant. Mentre que els cinturons de radiació de la Terra, coneguts com a
cinturons de Van Allen, són bandes amb forma de bunyol de partícules d'alta energia procedents del vent solar, la majoria de les partícules atrapades pels camps magnètics al voltant de Júpiter que creen cinturons de radiació amb forma de doble lòbul procedeixen de la seva lluna volcànica
Io.
Independentment del seu origen, aquestes partícules atrapades són desviades pels camps magnètics cap als pols dels planetes, generant aurores. A la Terra, aquestes adopten la forma d'aurores boreals i australs, respectivament.
La imatge de LSR J1835+3259 presa per Kao i el seu equip també marca la primera vegada que s'ha diferenciat amb èxit la ubicació de l'aurora d'un objecte fora del sistema solar i dels cinturons de radiació.
Les aurores es poden utilitzar per mesurar la força de les magnetosferes, sinó la seva forma, per la qual cosa les troballes podrien ajudar a determinar la força dels camps magnètics d'altres estrelles nanes, cosa que actualment es desconeix en gran mesura. La comprensió teòrica dels camps magnètics d'aquests objectes de massa intermèdia podria, alhora, donar llum sobre les magnetosferes dels
exoplanetes.
"
Ara que hem establert que aquest tipus concret d'emissió de ràdio de baix nivell i que en estat estacionari rastreja cinturons de radiació als camps magnètics a gran escala d'aquests objectes, quan vegem aquest tipus d'emissió en nanes marrons, i amb el temps, en exoplanetes gegants gasosos, podrem afirmar amb més seguretat que probablement tenen un gran camp magnètic, encara que el nostre telescopi no sigui prou gran per veure la seva forma", afirma Kao.
Atès que la magnetosfera de la Terra ha estat tan crucial per protegir la vida al nostre planeta i permetre'n l'evolució, els científics teoritzen que els camps magnètics al voltant dels exoplanetes poden ser clau per comprendre l'habitabilitat de mons més enllà del sistema solar.
"
Aquest és un primer pas crític per trobar molts més objectes d'aquest tipus i perfeccionar les nostres habilitats per buscar magnetosferes cada cop més petites, permetent-nos eventualment estudiar les de planetes potencialment habitables de la mida de la Terra", va dir al mateix comunicat
Evgenya Shkolnik, coautora de la investigació i professora d'astrofísica a la Universitat Estatal d'Arizona.
a-c, es resol a cada època de cinc hores el 15 de juny de 2019 (a), el 20 d'agost de 2020 (b) i el 28 d'agost de 2020 (c). El feix sintetitzat estableix la mida de resolució per a cada imatge i apareix escurçat al llarg d'un eix degut a la configuració del conjunt. Els contorns denoten increments de 3σr.m.s. × (-1, 1, √2, 2, 2√2, 4), on les desviacions quadràtiques mitjanes (σr.m.s.) s'indiquen a la Taula 2 de dades esteses. Les cruïlles indiquen els centroides de les aurores i els seus errors de posició de 3σ (magenta). Les coordenades corresponen a la mitjanit a Temps Atòmic Internacional i l'est correspon a la direcció d'ascensió recta creixent.La investigació de l'equip es va publicar el dilluns 15 de maig a la revista
Nature.
