Gökbilimciler Güneş Sistemimizin Dışındaki Bir Gezegende Manyetik Alanın İlk İmzasını Tespit Ettiler

Araştırmacılar, güneş sistemimizin dışındaki bir gezegeni çevreleyen bir manyetik alanın ilk imzasını belirlediler. Dünyanın manyetik alanı, güneş rüzgarı olarak bilinen güneşten gelen enerjik parçacıklara karşı bir kalkan görevi görür. Manyetik alanlar diğer gezegenlerde de benzer roller oynayabilir.

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, Dünya’dan gelen verileri kullandı. Hubble uzay teleskobu güneş sistemimizin dışındaki bir gezegende bir manyetik alanın imzasını keşfetmek. Dergide yayınlanan bir makalede açıklanan bulgu Doğa Astronomi, böyle bir özelliğin ilk kez görüldüğünü gösteriyor ötegezegen.

Bir manyetik alan, gezegeni çevreleyen ve ondan uzun bir kuyrukta akan geniş bir yüklü karbon parçacıkları bölgesinin gözlemlerini en iyi şekilde açıklar. Manyetik alanlar, gezegen atmosferlerinin korunmasında çok önemli bir rol oynar, bu nedenle dış gezegenlerin manyetik alanlarını tespit etme yeteneği, bu yabancı dünyaların neye benzediğini daha iyi anlamak için önemli bir adımdır.

Ekip, dış gezegen HAT-P-11b’yi gözlemlemek için Hubble’ı kullandı. NeptünDünya’dan 123 ışıkyılı uzaklıkta olan -boyutlu gezegen, “geçiş” olarak bilinen şeyde altı kez ev sahibi yıldızının önünden doğrudan geçer. Gözlemler, insan gözünün görebildiğinin hemen ötesindeki ultraviyole ışık spektrumunda yapıldı.

Hubble, manyetosfer olarak bilinen gezegeni çevreleyen, manyetik alanlarla etkileşime giren yüklü parçacıklar olan karbon iyonlarını tespit etti. Bir manyetosfer, bir gök cismi (Dünya gibi) etrafındaki, nesnenin ev sahibi yıldızı tarafından yayılan güneş rüzgarıyla etkileşimi tarafından oluşturulan bir bölgedir.

Hubble’ın dış gezegen HAT-P-11b’yi çevreleyen ve uzun bir kuyrukta akan yüklü karbon parçacıklarının geniş bir bölgesine ilişkin gözlemleri, güneş sistemimizin dışındaki bir gezegende bu türden ilk keşif olan manyetik alanla en iyi şekilde açıklanabilir. Gezegen, merkeze yakın küçük bir daire olarak tasvir edilmiştir. Karbon iyonları devasa bir bölgeyi dolduruyor. Tam kapsamıyla gösterilmeyen manyetokuyrukta iyonlar, yaklaşık 100.000 mil/saatlik gözlemlenen ortalama hızlarda kaçar. 1 AU, Dünya ile güneş arasındaki mesafeye eşittir. Kredi: Lotfi Ben-Jaffel/Astrofizik Enstitüsü, Paris

Arizona Üniversitesi Ay ve Gezegen Laboratuvarı’nda yardımcı araştırma profesörü ve gazetenin ortaklarından biri olan Gilda Ballester, “Bu, güneş sistemimizin dışındaki bir gezegende bir ötegezegenin manyetik alanının imzası ilk kez doğrudan tespit edildi” dedi. yazarlar. “Dünya gibi bir gezegendeki güçlü bir manyetik alan, atmosferini ve yüzeyini güneş rüzgarını oluşturan enerjik parçacıkların doğrudan bombardımanından koruyabilir. Bu süreçler, Dünya gibi bir gezegendeki yaşamın evrimini büyük ölçüde etkiler çünkü manyetik alan organizmaları bu enerjik parçacıklardan korur.”

HAT-P-11b’nin manyetosferinin keşfi, bir ötegezegenin yaşanabilirliğinin daha iyi anlaşılmasına yönelik önemli bir adımdır. Araştırmacılara göre, güneş sistemimizdeki tüm gezegenler ve aylar kendi manyetik alanlarına sahip değil ve manyetik alanlar ile bir gezegenin yaşanabilirliği arasındaki bağlantının hala daha fazla araştırmaya ihtiyacı var.

Ballester, “HAT-P-11b’nin çok heyecan verici bir hedef olduğu kanıtlandı, çünkü Hubble’ın UV geçiş gözlemleri, hem gezegenin etrafında geniş bir iyon bileşeni hem de uzun bir kaçan iyon kuyruğu olarak görülen bir manyetosferi ortaya çıkardı” dedi. Genel yöntem, çeşitli ötegezegenlerdeki manyetosferleri tespit etmek ve potansiyel yaşanabilirlikteki rollerini değerlendirmek için kullanılabilir.

HAT-P-11b’yi gözlemleyen Hubble Uzay Teleskobu programlarından birinin baş araştırmacısı Ballester, UV çalışmaları için bu özel hedefin seçilmesine katkıda bulundu. Önemli bir keşif, yalnızca gezegeni çevreleyen bir bölgede değil, aynı zamanda gezegenden ortalama 100.000 mil hızla akan uzun bir kuyrukta uzanan karbon iyonlarının gözlemlenmesiydi. Kuyruk uzaya en az 1 astronomik birim, yani Dünya ile güneş arasındaki mesafeye ulaştı.

Gazetenin ilk yazarı, Paris’teki Astrofizik Enstitüsü’nden Lotfi Ben-Jaffel liderliğindeki araştırmacılar, daha sonra gezegenin en üstteki atmosferik bölgeleri ve gelen güneş rüzgarı ile manyetik alan arasındaki etkileşimleri modellemek için 3D bilgisayar simülasyonlarını kullandılar.

“Tıpkı Dünya’nın manyetik alanı ve onun yakın uzay ortamı, yaklaşık 900.000 mil hızla hareket eden yüklü parçacıklardan oluşan, çarpan güneş rüzgarı ile etkileşime girer gibi, HAT-P-11b’nin manyetik alanı ve yakın uzay ortamı ile güneş rüzgarı arasında etkileşimler vardır. ev sahibi yıldızı ve bunlar çok karmaşık, ”diye açıkladı Ballester.

Dünyanın manyetosferlerindeki fizik ve HAT-P-11b aynıdır; bununla birlikte, ötegezegenin yıldızına olan yakınlığı – Dünya’dan güneşe olan uzaklığın sadece yirmide biri kadar – üst atmosferinin ısınmasına ve esasen uzayda “kaynamasına” neden olarak manyetokuyruğun oluşmasına neden olur.

Araştırmacılar ayrıca HAT-P-11b’nin atmosferinin metalikliğinin (bir nesnedeki hidrojen ve helyumdan daha ağır olan kimyasal elementlerin sayısı) beklenenden daha düşük olduğunu buldu. Güneş sistemimizde buzlu gaz gezegenleri, Neptün ve Uranüs, metaller açısından zengindir ancak zayıf manyetik alanlara sahiptirler, çok daha büyük gaz gezegenleri ise, Jüpiter ve Satürn, düşük metalikliğe ve güçlü manyetik alanlara sahiptir. Yazarlar, HAT-P-11b’nin düşük atmosferik metalikliğinin, mevcut dış gezegen oluşum modellerine meydan okuduğunu söylüyor.

Ballester, “HAT-P-11b’nin kütlesi Jüpiter’in kütlesinin sadece %8’i kadar olmasına rağmen, ötegezegenin Neptün’den çok bir mini Jüpiter’e benzediğini düşünüyoruz” dedi. “HAT-P-11b’de gördüğümüz atmosferik bileşim, belirli ötegezegenlerin genel olarak nasıl oluştuğuna dair mevcut teorileri geliştirmek için daha fazla çalışma yapılması gerektiğini gösteriyor.”

Referans: Lotfi Ben-Jaffel, Gilda E. Ballester, Antonio García Muñoz, Panayotis Lavvas, David K. Sing, Jorge Sanz-Forcada, Ofer Cohen tarafından “Güçlü manyetizasyon ve metal açısından zayıf bir atmosferin Neptün boyutlu bir ötegezegen için imzaları” , Tiffany Kataria, Gregory W. Henry, Lars Buchhave, Thomas Mikal-Evans, Hannah R. Wakeford ve Mercedes López-Morales, 16 Aralık 2021, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-021-01505-x

Hubble Uzay Teleskobu, arasında uluslararası bir işbirliği projesidir. NASA ve Avrupa Uzay Ajansı. Gözlemler aşağıdaki programlar aracılığıyla yapılmıştır: HAT-P-11b’ye adanmış Küçük HST Programı #14625 (baş araştırmacı Gilda E. Ballester) ve PanCET adlı HST Hazine Programı #14767: Pankromatik Karşılaştırmalı Ötegezegen Hazinesi programı (baş araştırmacılar David K. Sing ve Mercedes López-Morales).

“Neptün Boyutunda Bir Ötegezegen için Güçlü Mıknatıslanmanın ve Metal-Zayıf Bir Atmosferin İmzaları” başlıklı makale, derginin 16 Aralık sayısında yayınlandı. Doğa Astronomi. Ballester ve Ben-Jaffel’e ek olarak ortak yazarlar Antonio García Muñoz, Panayotis Lavvas, David K. Sing, Jorge Sanz-Forcada, Ofer Cohen, Tiffany Kataria, Gregory W. Henry, Lars Buchahave, Thomas Mikal-Evans, Hannah R. Wakeford ve Mercedes López-Morales.