Primer cinturó de radiació observat fora del sistema solar

-Astrònoms han descrit el primer cinturó de radiació observat fora del nostre sistema solar, utilitzant un conjunt coordinat de 39 antenes de radi des de Hawaii fins a Alemanya per a obtindre imatges d'alta resolució.

Les imatges d'emissions de ràdio persistents i intenses d'una nana ultrafría revelen la presència d'un núvol d'electrons d'alta energia atrapats en el poderós camp magnètic de l'objecte, formant una estructura de doble lòbul anàloga a les imatges de ràdio dels cinturons de radiació de Júpiter.

"En realitat, estem prenent imatges de la magnetosfera del nostre objectiu en observar el plasma emissor de ràdio, el seu cinturó de radiació, en la magnetosfera. Això mai abans s'havia fet per a alguna cosa de la grandària d'un planeta gegant gasós fora del nostre sistema solar", va dir Melodie Kao, becària postdoctoral en UC Santa Cruz i primera autora d'un article sobre les noves troballes publicat el 15 de maig en Nature.

Els forts camps magnètics formen una "bambolla magnètica" al voltant d'un planeta anomenada magnetosfera, que pot atrapar i accelerar partícules fins a quasi la velocitat de la llum. Tots els planetes del nostre sistema solar que tenen tals camps magnètics, inclosa la Terra, així com Júpiter i els altres planetes gegants, tenen cinturons de radiació que consisteixen en aquestes partícules carregades d'alta energia atrapades pel camp magnètic del planeta.

Els cinturons de radiació de la Terra, coneguts com a cinturons de Van Allen, són grans zones en forma de rosquilla de partícules d'alta energia capturades dels vents solars pel camp magnètic. La majoria de les partícules en els cinturons de Júpiter provenen de volcans en la seua lluna Io. Si poguera posar-los un al costat de l'altre, el cinturó de radiació que Kao i el seu equip han fotografiat seria 10 milions de vegades més brillant que el de Júpiter.

Les partícules desviades pel camp magnètic cap als pols generen aurores ("llums del nord") quan interactuen amb l'atmosfera, i l'equip de Kao també va obtindre la primera imatge capaç de diferenciar la ubicació de l'aurora d'un objecte i els seus cinturons de radiació fora del nostre sistema solar. 

La nana ultrafría fotografiada en aquest estudi s'estén a banda i banda del límit entre les estreles de baixa massa i les nanes marrons massives. "Si bé la formació d'estreles i planetes pot ser diferent, la física dins d'ells pot ser molt similar en aqueixa part tova del continu de masses que connecta estreles de baixa massa amb nanes marrons i planetes gegants gasosos", va explicar Kao.

Caracteritzar la força i la forma dels camps magnètics d'aquesta classe d'objectes és en gran manera un terreny desconegut, va dir. Usant la seua comprensió teòrica d'aquests sistemes i models numèrics, els científics planetaris poden predir la força i la forma del camp magnètic d'un planeta, però no han tingut una bona manera de provar fàcilment aqueixes prediccions.

"Les aurores es poden usar per a mesurar la força del camp magnètic, però no la forma. Dissenyem aquest experiment per a mostrar un mètode per a avaluar les formes dels camps magnètics en les nanes marrons i eventualment en els exoplanetes", va dir Kao en un comunicat.

La força i la forma del camp magnètic poden ser un factor important per a determinar l'habitabilitat d'un planeta. "Quan pensem en l'habitabilitat dels exoplanetes, el paper dels seus camps magnètics en el manteniment d'un entorn estable és alguna cosa a considerar a més de coses com l'atmosfera i el clima", va dir Kao.

Per a generar un camp magnètic, l'interior d'un planeta ha d'estar prou calent com per a tindre fluids conductors d'electricitat, que en el cas de la Terra és el ferro colat en el seu nucli. A Júpiter, el fluid conductor és hidrogen sota tanta pressió que es torna metàl·lic. L'hidrogen metàl·lic probablement també genera camps magnètics en les nanes marrons, va dir Kao, mentre que a l'interior de les estreles el fluid conductor és hidrogen ionitzat.

La nana ultrafría coneguda com LSR J1835+3259 era l'únic objecte en el qual Kao confiava que proporcionaria les dades d'alta qualitat necessaris per a resoldre els seus cinturons de radiació.

"Ara que hem establit que aquest tipus particular d'emissió de ràdio de baix nivell i estat estacionari traça cinturons de radiació en els camps magnètics a gran escala d'aquests objectes, quan veiem aqueix tipus d'emissió de nanes marrons, i eventualment de gas exoplanetes gegants: podem dir amb més confiança que probablement tenen un gran camp magnètic, fins i tot si el nostre telescopi no és prou gran com per a veure la seua forma", va dir Kao, i va agregar que espera amb ànsies quan el Next Generation Very Large Array , que actualment està sent planificat per l'Observatori Nacional de Radioastronomia (NRAO), pot generar imatges de molts més cinturons de radiació extrasolar.

"Aquest és un primer pas crític per a trobar molts més objectes d'aquest tipus i perfeccionar les nostres habilitats per a buscar magnetosferes cada vegada més xicotetes, la qual cosa finalment ens permetrà estudiar les de planetes de la grandària de la Terra potencialment habitables", va dir el coautor Evgenya Shkolnik en la Universitat Estatal d'Arizona, qui ha estat estudiant els camps magnètics i l'habitabilitat dels planetes durant molts anys.

L'equip va utilitzar High Sensitivity Array, que consta de 39 antenes de ràdio coordinades per NRAO als Estats Units i el radiotelescopi Effelsberg operat per l'Institut Max Planck de Radioastronomia a Alemanya.