Astronomen maken eerste berekeningen van magnetische activiteit in 'hot Jupiter' exoplaneten

Voor reportages die betrekking hebben op wetenschappelijke zaken.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 27798
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Astronomen maken eerste berekeningen van magnetische activiteit in 'hot Jupiter' exoplaneten

Bericht door univers » 23 jul 2019, 06:08

Gasreusplaneten die in een baan rond andere sterren cirkelen, hebben krachtige magnetische velden, vele malen sterker dan onze eigen Jupiter, volgens een nieuwe studie van een team van astrofysici. Het is de eerste keer dat de sterkte van deze velden is berekend op basis van waarnemingen.

Het team, geleid door Wilson Cauley van de Universiteit van Colorado, omvat ook universitair hoofddocent Evgenya Shkolnik van de School of Earth and Space Exploration van de Arizona State University . De andere onderzoekers zijn Joe Llama van de Northern Arizona University en Antonino Lanza van het Astrophysical Observatory van Catania in Italië. Hun rapport werd op 22 juli gepubliceerd in Nature Astronomy.
https://www.nature.com/articles/s41550-019-0840-x

Afbeelding
Deze illustratie toont een hete Jupiter die zo dicht rond een rode dwergster cirkelt dat de magnetische velden van beide op elkaar inwerken, waardoor activiteit op de ster wordt veroorzaakt.Afbeelding tegoed: NASA, ESA en A. Schaller (voor STScI

Onze studie is de eerste die geobserveerde signalen gebruikt om de magnetische veldsterkten van exoplanet af te leiden," zei Shkolnik. "Deze signalen lijken te komen van interacties tussen de magnetische velden van de ster en de planeet die strak rond de aarde draait."

Vele werelden
Sinds 1988 zijn meer dan 3.000 exoplanetsystemen ontdekt die meer dan 4.000 planeten bevatten. Veel van deze sterrenstelsels omvatten wat astronomen 'hete Jupiters' noemen. Dit zijn massieve gasvormige planeten die worden verondersteld te zijn als de Jupiter van de zon, maar die om hun sterren draaien op korte afstanden, meestal ongeveer vijf keer de diameter van de ster, of ongeveer 20 keer de afstand van de maan tot de aarde.

Dergelijke planeten reizen goed binnen het magnetische veld van hun ster, waar interacties tussen het planetaire veld en het stellaire veld continu en sterk kunnen zijn.

Volgens eerdere onderzoeken heeft het team bovengrenzen gesteld aan magnetische velden van exoplaneten, bijvoorbeeld van radio-observaties of puur afgeleid van theorie.

We hebben metingen van verhoogde stellaire emissie van de magnetische ster-planeet interacties gecombineerd met fysica-theorie om de magnetische veldsterkten te berekenen voor vier hete Jupiters," zei hoofdauteur Cauley.

De magnetische veldsterktes die het team heeft gevonden variëren van 20 tot 120 gauss. Ter vergelijking: het magnetische veld van Jupiter is 4,3 gauss en de veldsterkte van de aarde is slechts een halve gauss, hoewel dat sterk genoeg is om kompassen wereldwijd te oriënteren.

Afbeelding
Hete Jupiters (rode stippen) zijn grote planeten vergelijkbaar met onze Jupiter, maar cirkelen rond hun sterren. Vier hete Jupiters hebben magnetische veldsterkten die veel groter zijn dan die van Aarde, Saturnus, Uranus of Neptunus - of zelfs Jupiter zelf. De linker schaal toont veldsterkte in gauss, de onderste schaal toont de baanafstand van de ster in astronomische eenheden; De aarde draait rond de zon om 1 AU.
Credit: Wilson Cauley / Iniversity of Colorado

Afbeelding
Deze simulatie laat zien hoe het magnetische veld van een hete Jupiter zou interageren met het magnetische veld van zijn gastster. De nieuwe studie ontdekte dat dergelijke interacties worden verbeterd omdat ten minste vier hete Jupiters grotere berekende magnetische veldsterkten hebben dan eerder werd gedacht.
Credit: Antoine Strugarek / CEA Saclay / Université de Montréal

Activerende activiteit

De astrofysici gebruikten telescopen in Hawaii en Frankrijk om observaties met hoge resolutie van emissie door geïoniseerd calcium (Ca II) in de oudersterren van de vier hete Jupiters te verkrijgen. De emissie komt van de hete, magnetisch verwarmde chromosfeer van een ster, een dunne laag gas boven het koelere stellaire oppervlak. De observaties lieten het team berekenen hoeveel energie er vrijkwam in de calciumemissie van de sterren.

Shkolnik zei: "We hebben de vermogensschattingen gebruikt om de magnetische veldsterkten voor de planeten te berekenen met behulp van een theorie over hoe de magnetische velden van de planeten interageren met de magnetische sterrenvelden."

Cauley legde uit: "Magnetische velden houden ervan om in een staat van lage energie te verkeren. Als u het veld verdraait of uitrekt als een rubberen band, verhoogt dit de energie die is opgeslagen in het magnetische veld." Hete Jupiters cirkelen heel dicht rond hun oudersterren en dus kan het magnetische veld van de planeet het magnetische veld van de ster verdraaien en uitrekken.

"Als dit gebeurt," zei Cauley, "kan er energie vrijkomen als de twee velden weer verbinden, en dit verwarmt de atmosfeer van de ster, waardoor de calciumemissie toeneemt."

Diep tastend

Astrofysici hebben vermoed dat hete Jupiters, net als onze eigen Jupiter, diep in hen magnetische velden zouden produceren. De nieuwe observaties vormen de eerste sonde van de interne dynamiek van deze massieve planeten.

"Dit is de eerste schatting van de magnetische veldsterktes voor deze planeten op basis van waarnemingen, dus het is een enorme sprong in onze kennis," merkte Shkolnik op. "Het geeft ons een beter begrip van wat er binnen deze planeten gebeurt."

Ze voegt eraan toe dat het ook onderzoekers moet helpen die de interne dynamo's van hete Jupiters modelleren. "We wisten niets van hun magnetische velden - of andere magnetische velden van exoplaneten - en nu hebben we schattingen voor vier werkelijke systemen."

Verrassend krachtig

Het veld sterke punten, zegt het team, zijn groter dan je zou verwachten gezien alleen de rotatie en de leeftijd van de planeet. De standaard dynamotheorie van planetaire magnetische velden voorspelt veldsterktes voor de bemonsterde planeten die veel kleiner zijn dan wat het team heeft gevonden.

In plaats daarvan ondersteunen de observaties het idee dat planetaire magnetische velden afhankelijk zijn van de hoeveelheid warmte die door het binnenste van de planeet beweegt. Omdat ze veel extra energie absorberen van hun gastheersterren, zouden hete Jupiters grotere magnetische velden moeten hebben dan planeten met dezelfde massa en rotatiesnelheid.

"We zijn blij om te zien hoe goed de grootte van de veldwaarden overeenkwam met die voorspeld door de interne warmtefluxtheorie," zei Shkolnik. "Dit kan ons ook helpen werken aan een beter begrip van magnetische velden rond gematigde rotsachtige planeten."

https://asunow.asu.edu/20190722-discove ... t-jupiters
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie