W końcu udało się zmierzyć pole magnetyczne egzoplanet
Po latach prób naukowcom udało się w końcu zmierzyć natężenie pól magnetycznych egzoplanet. Autorzy przełomowych badań poinformowali, że pomiarów dokonali dzięki obserwacjom wiatrów wiejących w atmosferach badanych planet. Artykuł ukazał się na łamach Nature Astronomy.
Zespół pod kierownictwem Julii Seidel z Obserwatorium Côte d'Azur we Francji skupił się na siedmiu gorących jowiszach, gazowych olbrzymach podobnych do największej planety Układu Słonecznego, lecz orbitujących niezwykle blisko swoich gwiazd. Ze względu na niewielką odległość od gwiazd wszystkie znajdują się w obrocie synchronicznym. Zablokowane przez siły pływowe są zawsze zwrócone do gwiazdy tą samą półkulą. To oczywiście powoduje, że po stronie dziennej planet panują niezwykle wysokie temperatury, po stronie zimnej – wieczna lodowata noc. Olbrzymie różnice temperatur powodują, że pomiędzy półkulami wieją potężne wiatry. Na najgorętszej z planet – WASP-189b, której temperatura równowagi wynosi około 2640 K – ich prędkość sięga 3600 km/h. Na najchłodniejszej – WASP-76b o temperaturze równowagi około 2230 K – prędkość wiatru sięga 25 000 km/h. W porównaniu z nimi najsilniejsze wichury na Jowiszu to letnie zefirki o prędkości zaledwie 1500 km/h.
Do pomiarów prędkości wiatru naukowcy wykorzystali instrumenty ESPRESSO na Bardzo Wielki Teleskop (VLT – Very Large Telescope) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) na pustyni Atacama oraz podobny spektrograf na teleskopie Gemini North na Hawajach. Śledziąc przesunięcia Dopplera w liniach widmowych żelaza, które w tych rozgrzanych do kilku tysięcy stopni atmosferach występuje w formie atomowej, mogli precyzyjnie wyznaczyć prędkości atmosferycznych prądów powietrznych.
Wyniki były zaskakujące. Zamiast oczekiwanej zależności – im gorętsza planeta, tym szybszy wiatr, bo więcej energii w atmosferze – zaobserwowano dokładnie coś przeciwnego. Wyraźnie było widać, że im gorętsza atmosfera, tym spokojniejsza.
Wyjaśnienie uzyskanych wyników zapewnia fizyka zjonizowanych gazów. W rozżarzonych atmosferach gorących jowiszów żelazo ulega jonizacji, tworząc swobodne elektrony. Te naładowane cząstki silnie oddziałują z polem magnetycznym planety. Pole magnetyczne spowalnia ruch naładowanych cząstek. Całość działa jak wielki hamulec elektromagnetyczny, spowalniając całe masy atmosfery. Co więcej, poziom jonizacji rośnie z temperaturą, więc im gorętsza planeta, tym silniejsze hamowanie.
Naukowcy stworzyli modele, które pozwoliły im oszacować siłę samych pól magnetycznych. Okazało się, że dla większości badanych planet wartości sięgały co najwyżej kilka gausów, są więc porównywalne z wynoszącym 4,2 Gs natężeniem pola magnetycznego Jowisza na równiku. To ważny wynik, bo przez lata ścierały się dwie opinie. Jedni naukowcy przewidywali natężenia wynoszące setki gausów, inni mówili o znacznie mniejszych wartościach.
Odkrycie ma znaczenie wykraczające daleko poza fizykę wiatrów. Pola magnetyczne są jednym z kluczowych czynników decydujących o możliwości istnienia życia na planetach. Chronią one atmosfery przed wiatrem gwiazdowym i utratą wody. Zrozumienie, jak silne są te pola na różnych typach egzoplanet, pozwoli bardziej precyzyjnie wskazać planety, na których można poszukiwać życia.
Naukowcy niecierpliwie oczekują uruchomienia Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT) ESO, który pozwoli rozszerzyć podobne analizy na mniejsze, skaliste światy przypominające Ziemię.
Komentarze (0)