Analiza obserwacji uzyskanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a pokazała, że HAT-P-11-b może posiadać pole magnetyczne. Jeśli odkrycie to zostanie potwierdzone, HAT-P-11-b stanie się pierwszą znaną nam planetą poza Układem Słonecznym, która posiada magnetosferę.
HAT-P-11b to planeta pozasłoneczna wielkości Neptuna oddalona o 123 lata świetlne od Ziemi. Należy do planet tranzytujących, czyli takich, które przechodzą przed tarczą swojej gwiazdy podczas zjawiska tranzytu, które zachodzi wówczas, gdy oba ciała i obserwator znajdą się na jednej linii.
Obserwacje Hubble'a pokazały, że wokół HAT-P-11-b występują jednokrotnie zjonizowane cząsteczki węgla, które otaczają tę egzoplanetę i ciągną się za nią długim ogonem. Ogon ten oddala się od HAT-P-11-b ze średnią prędkością około 160 000 kilometrów na godzinę i sięga w kosmos na co najmniej 1 jednostkę astronomiczną, czyli na odległość równą tej, jaka dzieli Ziemię od Słońca.
Ponieważ jony oddziałują z polem magnetycznym, na podstawie przeprowadzonych obserwacji można wykonać symulacje komputerowe interakcji pola magnetycznego w najwyższych częściach atmosfery HAT-P-11-b z wiatrem słonecznym pochodzącym od gwiazdy macierzystej tej egzoplanety. Wnioskiem z tych analiz jest istnienie magnetosfery wokół HAT-P-11-b.
Magnetosfera jest to obszar wokół ciała niebieskiego, w którym ruchy i zjawiska dotyczące naładowanych cząstek są zdominowane przez pole magnetyczne tego obiektu. W Układzie Słonecznym magnetosferę posiada Słońce, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Ziemia, Merkury oraz Ganimedes, księżyc Jowisza. Pojęcie to jest również stosowane jako określenie obszaru zdominowanego przez oddziaływanie pola magnetycznego, pochodzącego od obiektów astronomicznych.
Pole magnetyczne Ziemi działa jak osłona przed wysoko-energetycznymi cząsteczkami pochodzącymi ze Słońca, znanymi jako wiatr słoneczny. Ma to silny wpływ na ewolucję życia na planecie takiej jak Ziemia, ponieważ pole magnetyczne chroni organizmy przed tymi energetycznymi cząstkami. Pola magnetyczne na innych planetach mogą odgrywać podobną rolę i dlatego umiejętność wykrywania pól magnetycznych egzoplanet jest znaczącym krokiem w kierunku lepszego zrozumienia, jak te obce światy mogą wyglądać.
Na ilustracji: Obserwacje wykonane przez teleskop Hubble'a, ujawniające istnienie rozległego obszaru występowania jonów węgla, które otaczają egzoplanetę HAT-P-11b i ciągną się za nią długim ogonem, najlepiej można wytłumaczyć polem magnetycznym. Jest to pierwsze takie odkrycie dotyczące planety poza Układem Słonecznym. Żółtym kolorem zaznaczona jest obecność jonów węgla. HAT-P-11b jest przedstawiona jako mały okrąg w pobliżu środka największego zagęszczenia tych jonów. Jony węgla wypełniają ogromny obszar. W ogonie magnetycznym, nie pokazanym w pełnym rozmiarze, jony uciekają z obserwowanymi średnimi prędkościami około 160 000 kilometrów na godzinę. 1 AU to odległość między Ziemią a Słońcem. Źródło: Lotfi Ben-Jaffel/Institute of Astrophysics, Paryż
Procesy fizyczne w magnetosferach Ziemi i HAT-P-11b są, oczywiście, takie same, jednak bliskość egzoplanety do swojej gwiazdy – dzieli ją od niej zaledwie jedna dwudziesta odległości od Ziemi do Słońca – powoduje, że górna warstwa atmosfery HAT-P-11b ogrzewa się i zasadniczo „odlatuje” w kosmos, co powoduje powstanie ogona magnetycznego.
Badacze odkryli również, że metaliczność atmosfery HAT-P-11b, czyli liczba pierwiastków chemicznych, które są cięższe niż wodór i hel, a które w astronomii są określane mianem metali, jest niższa niż oczekiwano. W naszym Układzie Słonecznym lodowe olbrzymy, Neptun i Uran, są bogate w metale, ale mają słabe pola magnetyczne, podczas gdy znacznie większe planety gazowe, Jowisz i Saturn, mają niską metaliczność i silne pola magnetyczne.
Chociaż masa HAT-P-11b wynosi tylko 8% masy Jowisza, egzoplaneta ta bardziej przypomina mini-Jowisza niż Neptuna. Skład atmosfery, który obserwujemy na HAT-P-11b, sugeruje, że konieczne są dalsze prace, mające na celu udoskonalenie teorii dotyczących formowania się egzoplanet, czyli po raz kolejny sprawdza się stare powiedzenie, że im więcej wiedzy, tym więcej pytań. Dlatego, przeprowadzone badanie ma jeszcze jeden walor: metoda badawcza zastosowana z sukcesem do HAT-P-11-b może zostać wykorzystana do wykrywania magnetosfery na innych egzoplanetach i oceny ich roli w potencjalnej zdatności do zamieszkania.
Więcej informacji: publikacja „Signatures of strong magnetization and a metal-poor atmosphere for a Neptune-sized exoplanet” Lotfi i in., Nature Astronomy, 16 grudnia 2021
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca HAT-P-11b, egzoplanetę krążącą wokół swojej gwiazdy macierzystej w zaledwie jednej dwudziestej odległości od Ziemi do Słońca. Źródło: Denis Bajram/University of Geneva
