Astrônomos observaram um cinturão de radiação fora do sistema solar pela primeira vez, obtendo imagens de partículas de alta energia presas por um campo magnético ao redor de uma estrela anã ultrafria a cerca de 18 anos-luz da Terra.
O recém-descoberto cinturão de radiação tem dois lóbulos, assim como os cinturões de radiação que circundam Júpiter, o maior planeta do sistema solar. Mas se o cinturão de radiação da estrela anã fosse colocado próximo ao de Júpiter, seria 10 milhões de vezes mais brilhante.
A radiação está na forma de emissões de rádio intensas e persistentes. A imagem revelou a presença de uma nuvem de elétrons de alta energia presos no campo magnético do anão estrelaque é conhecido como LSR J1835+3259.
“Na verdade, estamos visualizando a magnetosfera de nosso alvo observando o plasma emissor de rádio – seu cinturão de radiação – na magnetosfera”, autor principal da pesquisa e pós-doutorado da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, Melodie Kao disse em um comunicado (abre em nova aba). “Isso nunca foi feito antes para algo do tamanho de um planeta gigante gasoso fora do nosso planeta. sistema solar.”
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A imagem foi capturada pela equipe usando uma rede de 39 radiotelescópios, que se combinaram para formar um único telescópio virtual chamado High Sensitivity Array.
LSR J1835+3259 era o único objeto além do sistema solar que Kao estava confiante de que poderia ser observado com detalhes suficientes para resolver seus cinturões de radiação. E, como a estrela anã tem uma massa que fica entre as estrelas de baixa massa e anãs marrons – objetos frequentemente chamados de “estrelas fracassadas” porque não possuem a massa necessária para iniciar a fusão nuclear em seus núcleos – as novas observações podem ajudar os astrônomos a encontrar a linha divisória entre estrelas pequenas e planetas grandes.
“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”, disse Kao.
Campos magnéticos fortes formam uma bolha magnética em torno de um planeta chamado magnetosfera, que pode prender e acelerar partículas carregadas a velocidades próximas à da luz. Muitos planetas do sistema solar têm magnetosferas, assim como o sol. Até mesmo uma lua do sistema solar – o enorme satélite joviano Ganimedes– tem uma magnetosfera.
As magnetosferas vêm com diferentes forças e características diferentes, no entanto. Por exemplo, a magnetosfera de Mercúrio, o planeta mais próximo do sol, tem apenas cerca de 1% da força de A bolha magnética da Terra, que é forte o suficiente para proteger a atmosfera e a vida do nosso planeta das partículas carregadas altamente energéticas do sol. Depois do sol, Júpiter tem o campo magnético mais forte do sistema solar.
Todos os planetas do sistema solar com campos magnéticos também têm cinturões de radiação que consistem em partículas carregadas de alta energia presas ao seu redor. Enquanto os cinturões de radiação da Terra, conhecidos como Cintos Van Allen são bandas em forma de rosquinha de partículas de alta energia do vento solar, a maioria das partículas presas por campos magnéticos ao redor de Júpiter, criando cinturões de radiação em forma de lóbulo duplo, vêm de sua lua vulcânica Io.
Independentemente de sua origem, essas partículas aprisionadas são desviadas por campos magnéticos em direção aos polos dos planetas, gerando auroras. Na Terra, eles assumem a forma das luzes do norte e do sul aqui, ou o Aurora boreal e a aurora austral, respectivamente.
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A imagem de LSR J1835+3259 tirada por Kao e sua equipe também marca a primeira vez para um corpo além do sistema solar que a localização da aurora de um objeto e de seus cinturões de radiação foi diferenciada com sucesso.
Auroras podem ser usadas para medir a força das magnetosferas, se não sua forma, então as descobertas podem ajudar a determinar a força dos campos magnéticos de outras estrelas anãs, algo que é amplamente desconhecido atualmente. Construir a compreensão teórica dos campos magnéticos desses objetos de massa intermediária poderia, por sua vez, lançar luz sobre as magnetosferas de exoplanetas.
“Agora que estabelecemos que esse tipo particular de emissão de rádio de baixo nível e estado estacionário traça cinturões de radiação nos campos magnéticos de grande escala desses objetos, quando vemos esse tipo de emissão de anãs marrons – e eventualmente de gás exoplanetas gigantes – podemos dizer com mais confiança que eles provavelmente têm um grande campo magnético, mesmo que nosso telescópio não seja grande o suficiente para ver sua forma”, disse Kao.
Como a magnetosfera da Terra tem sido tão crucial para proteger a vida em nosso planeta e permitir que ela evolua, os cientistas teorizam que os campos magnéticos ao redor dos exoplanetas podem ser a chave para entender a habitabilidade dos mundos além do sistema solar.
“Este é um primeiro passo crítico para encontrar muito mais desses objetos e aprimorar nossas habilidades para procurar magnetosferas cada vez menores, eventualmente nos permitindo estudar planetas potencialmente habitáveis do tamanho da Terra”, disse o coautor da pesquisa Evgenya Shkolnik, um astrofísico. professor da Arizona State University, disse no mesmo comunicado.
A pesquisa da equipe foi publicada na segunda-feira (15 de maio) na revista Natureza. (abre em nova aba)
