Campo magnetico dell'esopianeta stimato per la prima volta 02.12.2014

Nei due decenni trascorsi dalla scoperta del primo pianeta al di fuori del sistema solare, gli astronomi hanno trovato più di 350 esopianeti e fatto un grande passo avanti nel loro studio. Vent'anni fa, il grande evento era semplicemente la scoperta di un nuovo esopianeta, e ora gli astrofisici stanno studiando la struttura e la composizione chimica delle loro atmosfere, il clima e altre caratteristiche. E in alcuni casi si possono persino osservare le loro lune.

Una delle caratteristiche importanti dei pianeti è il loro campo magnetico. Influisce sul comportamento dell'atmosfera del pianeta, poiché lo protegge dagli effetti distruttivi del vento stellare e interagisce con la sua parte ionizzata: la ionosfera e la magnetosfera. Inoltre, può influenzare l'evoluzione del pianeta stesso.

Al momento non sono possibili osservazioni dirette del campo magnetico degli esopianeti. Finora, anche i tentativi di rilevare la loro emissione radio, che consentirebbe di stimare il campo magnetico, non hanno avuto successo. Tuttavia, durante lo studio del pianeta HD 209458b, chiamato informalmente Osiride, è stata scoperta una nuvola di idrogeno atomico caldo al di fuori della sua magnetosfera, che "evaporava" dall'atmosfera del pianeta sotto l'influenza di una stella.

La dimensione e la forma del guscio di idrogeno sono determinate dall'interazione tra il deflusso di gas dal pianeta e il vento stellare in arrivo di protoni, che, per così dire, soffiano via da questa nuvola. Conoscendo i parametri della nuvola di idrogeno, utilizzando un determinato modello, si possono stimare i parametri della magnetosfera e, di conseguenza, i parametri del campo magnetico.

Il metodo di tale valutazione è stato proposto da un team internazionale di scienziati, che comprende fisici russi, che attualmente rappresentano l'Istituto di ricerca spaziale dell'Accademia austriaca delle scienze, Kristina Kislyakova (ex dipendente dell'Università statale di Nizhny Novgorod intitolata a N.I. Lobachevsky) e Maxim Khodachenko (anche un dipendente del SINP intitolato a D.V. Skobeltsyn, Università statale di Mosca). Con il suo aiuto, sono stati in grado di stimare la magnitudine del momento magnetico del pianeta HD 209458b. I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Science.

Gli scienziati hanno simulato la formazione di una nuvola di idrogeno caldo attorno al pianeta e hanno mostrato che la configurazione osservata della nuvola corrisponde a un solo valore specifico del momento magnetico e dei parametri del vento stellare.
Per rendere il modello più accurato, gli astrofisici hanno tenuto conto di un gran numero di fattori che determinano l'interazione tra il vento stellare e l'atmosfera del pianeta: la cosiddetta ricarica tra il vento stellare e le particelle atmosferiche neutre e la loro ionizzazione, gli effetti gravitazionali, la pressione , accelerazione radiativa, allargamento della linea spettrale.

Il pianeta HD 209458b, scoperto nel 1999 a 150 anni luce dalla Terra, è uno degli esopianeti più studiati e studiati intensamente, in quanto è uno dei pochi oggetti conosciuti che possono essere visti mentre attraversano il disco della stella. Allo stesso tempo, la luce di una stella arriva sulla Terra, dopo aver attraversato l'atmosfera del pianeta, il che consente di studiarne la struttura e la composizione chimica con metodi spettrali. Per le osservazioni, gli scienziati hanno utilizzato il telescopio spaziale Hubble.

Le simulazioni hanno mostrato che la magnetosfera del pianeta è relativamente piccola, circa 2,9 raggi planetari, che corrisponde a un momento magnetico di solo il 10% di quello di Giove. Ciò è coerente con le stime preliminari dell'efficacia della dinamo planetaria per questo pianeta.

Un campo magnetico così piccolo è dovuto al fatto che l'esopianeta HD 209458b è un tipico Giove caldo, cioè un gigante gassoso con una massa dell'ordine di Giove, ma situato molto più vicino alla stella. Pertanto, l'esopianeta in esame si trova a una distanza inferiore a 5 milioni di km dalla stella, che è 100 volte più vicino di Giove nel sistema solare e anche 10 volte più vicino del pianeta più vicino al Sole, Mercurio. Il suo periodo orbitale è di soli 3,5 giorni, la sua massa è di 0,7 masse di Giove e il suo raggio è di 1,4 masse di Giove.

Poiché l'orbita di un tale pianeta è molto vicina alla stella, sperimenta una forte attrazione gravitazionale che rallenta la rotazione del pianeta. Poiché, secondo la teoria della dinamo planetaria, la generazione di un campo magnetico è associata alla rotazione dei nuclei dei pianeti, la lenta rotazione del pianeta porta a deboli campi magnetici.

Gli scienziati ritengono che il metodo proposto per la stima del campo magnetico possa essere utilizzato per tutti i pianeti, compresi quelli simili alla Terra, se attorno a loro è presente un guscio di idrogeno ad alta energia. Vale la pena notare che circa il 15% degli esopianeti sono gioviani caldi.