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Jan 07, 2024

Per la prima volta, cinture di radiazioni rilevate al di fuori del nostro sistema solare

Chuck Carter, Melodie Kao, Heising-Simons Foundation By subscribing, you agree

Chuck Carter, Melodie Kao, Fondazione Heising-Simons

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Gli astronomi hanno scoperto per la prima volta la prova di una fascia di radiazioni al di fuori del nostro sistema solare.

Le cinture di radiazione sono state individuate attorno a LSR J1835+3259, una nana ultrafredda (stella di piccola massa) situata a 18 anni luce dalla Terra.

Le immagini ad alta risoluzione ottenute con una vasta gamma di antenne paraboliche hanno rivelato "emissioni radio intense e persistenti" da questo oggetto stellare.

Le immagini hanno rivelato una nuvola di particelle ad alta energia intrappolate nel campo magnetico dell'oggetto.

"Stiamo effettivamente immaginando la magnetosfera del nostro obiettivo osservando il plasma che emette radio - la sua cintura di radiazione - nella magnetosfera. Ciò non è mai stato fatto prima per qualcosa delle dimensioni di un pianeta gigante gassoso al di fuori del nostro sistema solare", ha detto Melodie. Kao, ricercatore post-dottorato presso l'Università della California a Santa Cruz e primo autore di questo studio, in una dichiarazione ufficiale.

Una magnetosfera è la regione dominata dal campo magnetico che circonda un oggetto celeste, dove sono intrappolate le particelle cariche.

Il nostro pianeta ha anche gigantesche nubi di cinture di radiazioni a forma di ciambella chiamate cinture di Van Allen, che intrappolano le particelle ad alta energia provenienti dal Sole. Anche altri grandi pianeti del nostro sistema solare, come il gigante gassoso Giove, hanno fasce di radiazione che catturano gli elettroni energetici emessi dalla luna vulcanica Io.

Le cinture di radiazione appena identificate sono simili alle cinture di radiazione di Giove. Se confrontate fianco a fianco, le cinture di questo oggetto sono "10 milioni di volte più luminose" di quelle di Giove.

Secondo lo studio, la nana ultrafredda si trova a cavallo del confine tra le stelle di piccola massa e le nane brune massicce.

Comprendere le cinture di radiazione può spesso fornire informazioni sulla forma del campo magnetico e sulla struttura interna di un oggetto cosmico.

Ad esempio, l’interno della Terra è abbastanza caldo da contenere fluidi elettricamente conduttori, che aiutano la generazione del suo forte campo magnetico, sostenendo così la vita sul pianeta.

Nel caso di Giove, l'idrogeno metallico liquido genera un campo magnetico. Secondo Kao, l’idrogeno metallico all’interno delle nane brune potrebbe provocare la generazione di campi magnetici.

Tuttavia, il team ha trovato difficile determinare la forza e la forma dei campi magnetici nell’oggetto studiato. Questi due fattori sono fondamentali nel determinare l’abitabilità del pianeta.

"Questo è un primo passo fondamentale per trovare molti altri oggetti simili e affinare le nostre capacità per cercare magnetosfere sempre più piccole, permettendoci infine di studiare quelle di pianeti potenzialmente abitabili, delle dimensioni della Terra", ha affermato la coautrice Evgenya Shkolnik dell'Arizona State. University, che da anni studia i campi magnetici.

Questo oggetto celeste è stato esaminato da vicino utilizzando una rete di 39 antenne paraboliche che si estende dalle Hawaii alla Germania, agendo come un grande radiotelescopio.

La rete di antenne paraboliche è coordinata dalla NRAO negli Stati Uniti e dal radiotelescopio Effelsberg gestito dall'Istituto Max Planck per la radioastronomia in Germania.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

Estratto dello studio:

Le cinture di radiazione sono presenti in tutte le magnetosfere planetarie su larga scala del Sistema Solare: Terra, Giove, Saturno, Urano e Nettuno1. Queste zone equatoriali persistenti di particelle relativistiche fino a decine di MeV di energia possono estendersi oltre 10 volte il raggio del pianeta, emettere emissioni radio gradualmente variabili2-4 e influenzare la chimica superficiale delle lune vicine5. Osservazioni recenti dimostrano che le stelle di massa molto bassa e le nane brune, note collettivamente come nane ultrafredde, possono produrre emissioni radio simili a quelle dei pianeti, come l'esplosione periodica di aurore6-8 da correnti magnetosferiche su larga scala9-11. Presentano anche emissioni radio quiescenti che variano lentamente7,12,13, che si ipotizza possano tracciare un flaring coronale di basso livello14,15 nonostante si discostino dalle relazioni empiriche di flare multi-lunghezza d'onda8,15. Qui presentiamo l’imaging ad alta risoluzione dell’LSR nano ultrafreddo J1835+3259 a 8,4 GHz, dimostrando che la sua emissione radio quiescente è risolta spazialmente e traccia una struttura a doppio lobo e assialsimmetrica simile nella morfologia alle cinture di radiazione gioviane. Fino a 18 raggi nani ultrafreddi separano i due lobi, che sono stabilmente presenti in tre osservazioni che coprono più di un anno. Per il plasma confinato dal dipolo magnetico di LSR J1835+3259, stimiamo energie elettroniche di 15 MeV coerenti con le cinture di radiazione di Giove4. I nostri risultati confermano le recenti previsioni di cinture di radiazione ad entrambe le estremità della sequenza di massa stellare8,16-19 e supportano un più ampio riesame dei dipoli magnetici rotanti nella produzione di emissioni radio quiescenti non termiche da nane brune7, nane M completamente convettive20 e stelle massicce18 ,21