Astrônomos encontram primeiro cinturão de radiação fora do nosso sistema solar

Por University of California - Santa Cruz, 30 de maio de 2023

Impressão artística de uma aurora e o cinturão de radiação circundante da anã ultrafria LSR J1835+3259. Crédito: Chuck Carter, Melodie Kao, Heising-Simons Foundation

High-resolution imaging of radio emissions from an ultracool dwarf shows a double-lobed structure like the radiation belts of JupiterJupiter is the largest planet in the solar system and the fifth planet from the sun. It is a gas giant with a mass greater then all of the other planets combined. Its name comes from the Roman god Jupiter." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Júpiter.

Uma equipe de astrônomos observou com sucesso o primeiro cinturão de radiação fora do nosso sistema solar, usando um conjunto de 39 antenas parabólicas. O cinturão de radiação, encontrado em torno de uma anã ultrafria, é semelhante ao de Júpiter, mas 10 milhões de vezes mais brilhante. Este avanço no estudo dos campos magnéticos dos corpos celestes pode contribuir para a compreensão da habitabilidade dos exoplanetas.

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.

"We are actually imaging the magnetosphere of our target by observing the radio-emitting plasmaPlasma is one of the four fundamental states of matter, along with solid, liquid, and gas. It is an ionized gas consisting of positive ions and free electrons. It was first described by chemist Irving Langmuir in the 1920s." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> plasma - 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-doutoranda da Universidade da Califórnia, Santa Cruz e primeira autora de um artigo sobre as novas descobertas publicado em maio. 15 na 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.

As primeiras imagens de um cinturão de radiação extra-solar foram obtidas pela combinação de 39 radiotelescópios para formar um telescópio virtual abrangendo o globo do Havaí à Alemanha. Crédito: Melodie Kao, Amy Mioduszewski

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.