Campo magnético de exoplaneta estimado por primera vez 02.12.2014

En las dos décadas transcurridas desde el descubrimiento del primer planeta fuera del sistema solar, los astrónomos han encontrado más de 350 exoplanetas y han dado un gran paso en su estudio. Hace veinte años, el gran evento fue simplemente el descubrimiento de un nuevo exoplaneta, y ahora los astrofísicos están estudiando la estructura y composición química de sus atmósferas, clima y otras características. Y en algunos casos, incluso se pueden observar sus lunas.

Una de las características importantes de los planetas es su campo magnético. Afecta el comportamiento de la atmósfera del planeta, ya que la protege de los efectos destructivos del viento estelar e interactúa con su parte ionizada: la ionosfera y la magnetosfera. Además, puede afectar a la evolución del propio planeta.

Las observaciones directas del campo magnético de los exoplanetas actualmente no son posibles. Hasta ahora, los intentos de detectar su emisión de radio, lo que también permitiría estimar el campo magnético, tampoco han tenido éxito. Sin embargo, al estudiar el planeta HD 209458b, informalmente llamado Osiris, se descubrió una nube de hidrógeno atómico caliente fuera de su magnetosfera, "evaporándose" de la atmósfera del planeta bajo la influencia de una estrella.

El tamaño y la forma de la capa de hidrógeno están determinados por la interacción entre la salida de gas del planeta y el viento estelar entrante de protones, que, por así decirlo, expulsan esta nube. Conociendo los parámetros de la nube de hidrógeno, utilizando un determinado modelo, se pueden estimar los parámetros de la magnetosfera y, en consecuencia, los parámetros del campo magnético.

El método de tal evaluación fue propuesto por un equipo internacional de científicos, que incluye físicos rusos, que actualmente representan al Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de Austria, Kristina Kislyakova (ex empleada de la Universidad Estatal de Nizhny Novgorod que lleva el nombre de N.I. Lobachevsky) y Maxim Khodachenko (también empleado del SINP que lleva el nombre de D.V. Skobeltsyn, Universidad Estatal de Moscú). Con su ayuda, pudieron estimar la magnitud del momento magnético del planeta HD 209458b. Los resultados de la investigación se publican en la revista Science.

Los científicos simularon la formación de una nube de hidrógeno caliente alrededor del planeta y demostraron que la configuración observada de la nube corresponde a un solo valor específico del momento magnético y los parámetros del viento estelar.
Para hacer el modelo más preciso, los astrofísicos tuvieron en cuenta una gran cantidad de factores que determinan la interacción entre el viento estelar y la atmósfera del planeta: la llamada recarga entre el viento estelar y las partículas atmosféricas neutras y su ionización, efectos gravitatorios, presión , aceleración radiativa, ensanchamiento de la línea espectral.

El planeta HD 209458b, descubierto en 1999 a 150 años luz de la Tierra, se encuentra entre varios de los exoplanetas más estudiados e intensamente estudiados, ya que es uno de los pocos objetos conocidos que se pueden ver cuando pasan por el disco de la estrella. Al mismo tiempo, la luz de una estrella llega a la Tierra, habiendo atravesado la atmósfera del planeta, lo que permite estudiar su estructura y composición química por métodos espectrales. Para las observaciones, los científicos utilizaron el telescopio espacial Hubble.

Las simulaciones han demostrado que la magnetosfera del planeta es relativamente pequeña, alrededor de 2,9 radios planetarios, lo que corresponde a un momento magnético de solo el 10% del de Júpiter. Esto es consistente con estimaciones preliminares de la efectividad de la dínamo planetaria para este planeta.

Un campo magnético tan pequeño se debe a que el exoplaneta HD 209458b es un típico Júpiter caliente, es decir, un gigante gaseoso con una masa del orden de Júpiter, pero ubicado mucho más cerca de la estrella. Así, el exoplaneta en cuestión se encuentra a una distancia de menos de 5 millones de kilómetros de la estrella, que está 100 veces más cerca que Júpiter en el sistema solar, e incluso 10 veces más cerca que el planeta más cercano al Sol, Mercurio. Su período orbital es de solo 3,5 días, su masa es de 0,7 masas de Júpiter y su radio es de 1,4 masas de Júpiter.

Dado que la órbita de dicho planeta está muy cerca de la estrella, experimenta una fuerte atracción gravitacional que ralentiza la rotación del planeta. Dado que, de acuerdo con la teoría de la dínamo planetaria, la generación de un campo magnético está asociada con la rotación de los núcleos de los planetas, la lenta rotación del planeta conduce a campos magnéticos débiles.

Los científicos creen que el método que propusieron para estimar el campo magnético se puede utilizar para todos los planetas, incluidos los similares a la Tierra, si hay una capa de hidrógeno de alta energía a su alrededor. Vale la pena señalar que alrededor del 15% de los exoplanetas son Júpiter calientes.