Los astrónomos detectan la firma del campo magnético en un exoplaneta

Los investigadores han identificado la primera firma de un campo magnético que rodea a un planeta fuera de nuestro Sistema Solar. El campo magnético de la Tierra actúa como un escudo contra las partículas energéticas del Sol conocidas como viento solar. Los campos magnéticos podrían desempeñar funciones similares en otros planetas.

Impresión artística de HAT-P-11b, un exoplaneta que orbita su estrella anfitriona a solo una vigésima parte de la distancia de la Tierra al Sol.
Crédito:
Denis Bajram / Universidad de Ginebra
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Un equipo internacional de astrónomos utilizó datos del telescopio espacial Hubble para descubrir la firma de un campo magnético en un planeta fuera de nuestro Sistema Solar. El hallazgo, descrito en un artículo de la revista Nature Astronomy, marca la primera vez que se ve una característica de este tipo en un exoplaneta.

Un campo magnético explica mejor las observaciones de una región extendida de partículas de carbono cargadas que rodean el planeta y se alejan de él en una larga cola. Los campos magnéticos juegan un papel crucial en la protección de las atmósferas planetarias, por lo que la capacidad de detectar los campos magnéticos de los exoplanetas es un paso importante hacia una mejor comprensión de cómo pueden ser estos mundos extraterrestres.

Utilizando la visión ultravioleta del Hubble

El equipo utilizó el Hubble para observar el exoplaneta HAT-P-11b, un planeta del tamaño de Neptuno a 123 años luz de la Tierra, pasar directamente a través de la cara de su estrella anfitriona seis veces en lo que se conoce como un «tránsito». Las observaciones se realizaron en el espectro de luz ultravioleta, que está más allá de lo que puede ver el ojo humano.

Hubble detectó iones de carbono, partículas cargadas que interactúan con campos magnéticos, que rodean al planeta en lo que se conoce como magnetosfera. Una magnetosfera es una región alrededor de un objeto celeste (como la Tierra) que está formada por la interacción del objeto con el viento solar emitido por su estrella anfitriona.

«Esta es la primera vez que se detecta directamente la firma del campo magnético de un exoplaneta en un planeta fuera de nuestro Sistema Solar», dijo Gilda Ballester , Profesora Adjunta de Investigación en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona y una de las co- autoras. «Un fuerte campo magnético en un planeta como la Tierra puede proteger su atmósfera y superficie del bombardeo directo de las partículas energéticas que componen el viento solar. Estos procesos afectan en gran medida la evolución de la vida en un planeta como la Tierra porque el campo magnético protege a los organismos de estas partículas energéticas».

El descubrimiento de la magnetosfera de HAT-P-11b es un paso significativo hacia una mejor comprensión de la habitabilidad de un exoplaneta. No todos los planetas y lunas de nuestro Sistema Solar tienen sus propios campos magnéticos, y la conexión entre los campos magnéticos y la habitabilidad de un planeta aún necesita más estudio, según los investigadores.

Las observaciones del Hubble de una región extendida de partículas de carbono cargadas que rodean al exoplaneta HAT-P-11b y se alejan en una larga cola se explican mejor por el campo magnético, el primer descubrimiento de este tipo en un planeta fuera de nuestro Sistema Solar. El planeta se representa como un pequeño círculo cerca del centro. Los iones de carbono llenan una inmensa región. En la cola magnética, que no se muestra en toda su extensión, los iones escapan a las velocidades promedio observadas de aproximadamente 100,000 mph (160.000 kph). 1 AU es igual a la distancia entre la Tierra y el Sol.
Crédito:
Lotfi Ben-Jaffel / Instituto de Astrofísica, París
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«HAT-P-11 b ha demostrado ser un objetivo muy interesante, porque las observaciones del tránsito ultravioleta del Hubble han revelado una magnetosfera, vista como un componente iónico extendido alrededor del planeta y una larga cola de iones que escapan», dijo Ballester, y agregó que esto se podría utilizar como un método general para detectar magnetosferas en una variedad de exoplanetas y evaluar su papel en la habitabilidad potencial. 

Ballester, Investigadora Principal de uno de los programas del Telescopio Espacial Hubble que observó HAT-P-11b, contribuyó a la selección de este objetivo específico para estudios en el ultravioleta. Un descubrimiento clave fue la observación de iones de carbono no solo en una región que rodea el planeta, sino que también se extiende en una larga cola que se aleja del planeta a velocidades promedio de 100,000 mph (160.000 kph). La cola se extiende en el espacio al menos 1 unidad astronómica, la distancia entre la Tierra y el Sol.

Modelando la interacción de la atmósfera superior de HAT-P-11b con el viento estelar

Los investigadores dirigidos por el primer autor del artículo, Lotfi Ben-Jaffel en el Instituto de Astrofísica de París, luego utilizaron simulaciones por computadora en 3D para modelar las interacciones entre las regiones atmosféricas más altas del planeta y el campo magnético con el viento estelar entrante.  

«Al igual que el campo magnético de la Tierra y su entorno espacial inmediato interactúan con el viento solar, que consiste en partículas cargadas que viajan a aproximadamente 900.000 mph, (1.440.000 kph) existen interacciones entre el campo magnético de HAT-P-11b y su entorno espacial inmediato con el viento estelar de su estrella anfitriona, y esos son muy complejos», explicó Ballester.

La física en las magnetosferas de la Tierra y HAT-P-11b es la misma; sin embargo, la proximidad del exoplaneta a su estrella – sólo una vigésima parte de la distancia de la Tierra al Sol – hace que su atmósfera superior se caliente y esencialmente «hierva» en el espacio, dando como resultado la formación de la cola magnética.

La metalicidad de la atmósfera de HAT-P-11b desafía las teorías actuales de formación planetaria

Los investigadores también encontraron que la metalicidad de la atmósfera de HAT-P-11b, la cantidad de elementos químicos en un objeto que son más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, es menor de la esperada. En nuestro Sistema Solar, los planetas gaseosos helados, Neptuno y Urano, son ricos en metales pero tienen campos magnéticos débiles, mientras que los planetas gaseosos mucho más grandes, Júpiter y Saturno, tienen baja metalicidad y campos magnéticos fuertes. La baja metalicidad atmosférica de HAT-P-11b desafía los modelos actuales de formación de exoplanetas, dicen los autores.

«Aunque la masa de HAT-P-11b es sólo el 8% de la de Júpiter, creemos que el exoplaneta se parece más a un mini-Júpiter que a un Neptuno», dijo Ballester. «La composición atmosférica que vemos en HAT-P-11b sugiere que es necesario seguir trabajando para perfeccionar las teorías actuales sobre cómo se forman ciertos exoplanetas en general»

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. Las observaciones se realizaron a través de los siguientes programas: Small HST Program # 14625 dedicado a HAT-P-11b (investigadora principal Gilda E. Ballester) y el HST Treasury Program # 14767 llamado PanCET: The Panchromatic Comparative Exoplanetary Treasury program (co-investigadores principales David K. Sing y Mercedes López-Morales).

El artículo, «Firmas de magnetización fuerte y una atmósfera pobre en metales para un exoplaneta del tamaño de Neptuno» se publica en la edición del 16 de Diciembre de Nature Astronomy. Los coautores, además de Ballester y Ben-Jaffel, son 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 y Mercedes López-Morales.

Fuente: The University of Arizona.

Artículo original:Astronomers Detect Signature of Magnetic Field on an Exoplanet‘. University Communications. Dec. 20, 2021.

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Cometa o …? 
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Crédito:
 Andrea Alessandrini
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Si no lo supieras mejor, adivinarías que se trata de una foto de un cometa tomada en el crepúsculo. Eso es un coma y cola, ¿verdad?

 No ¡Lo que realmente estás viendo es el planeta Mercurio arrastrando una cola de átomos de sodio! El astrónomo aficionado italiano Andrea Alessandrini estaba buscando un nuevo desafío. Quería intentar fotografiar algo nuevo, no en el radar de la mayoría de los astrofotógrafos. Alessandrini recordó un artículo sobre la cola de sodio de Mercurio, y lo hizo pensar.

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Créditos:
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Libros sobre el origen de las Magnetosferas en los planetas y su descripción en cada uno de ellos:

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Curiosidades

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Crédito de imagen –
 ESA / ATG medialab
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La vida tal como la conocemos no podría existir sin el campo magnético de la Tierra y su capacidad para desviar las partículas ionizantes peligrosas del viento solar y los rayos cósmicos más lejanos. Se genera continuamente por el movimiento del hierro líquido en el núcleo externo de la Tierra, un fenómeno llamado geodinamo.

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