Từ trường ngoại hành tinh lần đầu tiên được ước tính 02.12.2014

Trong hai thập kỷ kể từ khi phát hiện ra hành tinh đầu tiên bên ngoài hệ mặt trời, các nhà thiên văn đã tìm thấy hơn 350 ngoại hành tinh và thực hiện một bước tiến lớn trong nghiên cứu của họ. Hai mươi năm trước, sự kiện lớn chỉ đơn giản là việc phát hiện ra một hành tinh mới, và bây giờ các nhà vật lý thiên văn đang nghiên cứu cấu trúc và thành phần hóa học của khí quyển, khí hậu và các đặc điểm khác của chúng. Và trong một số trường hợp, mặt trăng của chúng thậm chí có thể được quan sát thấy.

Một trong những đặc điểm quan trọng của các hành tinh là từ trường của chúng. Nó ảnh hưởng đến hoạt động của bầu khí quyển của hành tinh, vì nó bảo vệ nó khỏi tác động phá hủy của gió sao và tương tác với phần bị ion hóa của nó - tầng điện ly và từ quyển. Ngoài ra, nó có thể ảnh hưởng đến sự tiến hóa của chính hành tinh.

Hiện không thể quan sát trực tiếp từ trường của các hành tinh ngoài hành tinh. Cho đến nay, các nỗ lực phát hiện ra sự phát xạ vô tuyến của chúng, cũng có thể giúp ước tính từ trường, cũng đã không thành công. Tuy nhiên, khi nghiên cứu hành tinh HD 209458b, được đặt tên không chính thức là Osiris, một đám mây hydro nguyên tử nóng đã được phát hiện bên ngoài từ quyển của nó, "bốc hơi" khỏi bầu khí quyển của hành tinh dưới ảnh hưởng của một ngôi sao.

Kích thước và hình dạng của lớp vỏ hydro được xác định bởi sự tương tác giữa luồng khí đi ra từ hành tinh và gió sao tới của các proton, như nó đã thổi bay đám mây này. Biết được các thông số của đám mây hydro, sử dụng một mô hình nhất định, người ta có thể ước tính các thông số của từ quyển và kết quả là các thông số của từ trường.

Phương pháp đánh giá như vậy được đề xuất bởi một nhóm các nhà khoa học quốc tế, bao gồm các nhà vật lý người Nga, hiện đang đại diện cho Viện Nghiên cứu Không gian thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Áo, Kristina Kislyakova (trước đây là nhân viên của Đại học Bang Nizhny Novgorod được đặt tên theo N.I. Lobachevsky) và Maxim Khodachenko (cũng là một nhân viên của SINP được đặt theo tên của D.V. Skobeltsyn, Đại học Tổng hợp Moscow). Với sự giúp đỡ của nó, họ đã có thể ước tính độ lớn của mômen từ của hành tinh HD 209458b. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học.

Các nhà khoa học đã mô phỏng sự hình thành của một đám mây hydro nóng xung quanh hành tinh và chỉ ra rằng cấu hình quan sát được của đám mây chỉ tương ứng với một giá trị cụ thể của các thông số mômen từ và gió sao.
Để làm cho mô hình chính xác hơn, các nhà vật lý thiên văn đã tính đến một số lượng lớn các yếu tố xác định sự tương tác giữa gió sao và bầu khí quyển của hành tinh: cái gọi là sự sạc lại giữa gió sao và các hạt khí quyển trung tính và sự ion hóa của chúng, hiệu ứng hấp dẫn, áp suất. , gia tốc bức xạ, sự mở rộng vạch quang phổ.

Hành tinh HD 209458b, được phát hiện vào năm 1999 cách Trái đất 150 năm ánh sáng, là một trong số những hành tinh ngoại hành tinh được nghiên cứu và nghiên cứu kỹ lưỡng nhất, vì nó là một trong số ít các vật thể được biết đến có thể được nhìn thấy khi chúng đi ngang qua đĩa của ngôi sao. Đồng thời, ánh sáng của một ngôi sao đến Trái đất, đi qua bầu khí quyển của hành tinh, điều này có thể nghiên cứu cấu trúc và thành phần hóa học của nó bằng các phương pháp quang phổ. Để quan sát, các nhà khoa học đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble.

Các mô phỏng đã chỉ ra rằng từ quyển của hành tinh này tương đối nhỏ, khoảng 2,9 bán kính hành tinh, tương ứng với mômen từ chỉ bằng 10% của sao Mộc. Điều này phù hợp với những ước tính sơ bộ về hiệu quả của động lực hành tinh đối với hành tinh này.

Một từ trường nhỏ như vậy là do hành tinh HD 209458b là một sao Mộc nóng điển hình, tức là một khối khí khổng lồ có khối lượng bằng với khối lượng của sao Mộc, nhưng nằm gần ngôi sao hơn nhiều. Do đó, ngoại hành tinh đang được xem xét nằm ở khoảng cách chưa đầy 5 triệu km so với ngôi sao, tức là gần hơn 100 lần so với sao Mộc trong hệ mặt trời, và thậm chí gần 10 lần so với hành tinh gần Mặt trời nhất, sao Thủy. Chu kỳ quỹ đạo của nó chỉ là 3,5 ngày, khối lượng của nó bằng 0,7 khối lượng Sao Mộc, và bán kính của nó là 1,4 khối lượng Sao Mộc.

Vì quỹ đạo của một hành tinh như vậy rất gần với ngôi sao, nên nó chịu một lực hút hấp dẫn mạnh làm chậm sự quay của hành tinh. Vì theo thuyết động lực hành tinh, sự sinh ra từ trường gắn liền với chuyển động quay của lõi các hành tinh, hành tinh quay chậm sẽ dẫn đến từ trường yếu.

Các nhà khoa học tin rằng phương pháp mà họ đề xuất để ước tính từ trường có thể được sử dụng cho tất cả các hành tinh, kể cả những hành tinh tương tự như Trái đất, nếu có một lớp vỏ hydro năng lượng cao xung quanh chúng. Điều đáng chú ý là khoảng 15% ngoại hành tinh là sao Mộc nóng.