초저온 왜성에서 방출되는 전파의 고해상도 이미지는 목성의 방사대와 같은 이중엽 구조를 보여줍니다.

천문학자들은 고해상도 이미지를 얻기 위해 하와이에서 독일까지 39개의 라디오 안테나 배열을 사용하여 우리 태양계 외부에서 관찰된 최초의 복사대를 설명했습니다. 초저온 왜성에서 지속적으로 강렬한 전파를 방출하는 이미지는 물체의 강력한 자기장에 갇힌 고에너지 전자 구름의 존재를 드러내며 목성의 방사선 벨트의 전파 이미지와 유사한 이중엽 구조를 형성합니다.

“우리는 실제로 자기권에서 라디오 방출 플라스마(방사 벨트)를 관찰하여 목표물의 자기권을 이미징하고 있습니다. 태양계 외부의 거대한 가스 행성 크기의 무언가에 대해 이전에는 한 번도 해본 적이 없습니다.” UC Santa Cruz의 박사후 연구원이자 5월 15일에 발표된 새로운 연구 결과에 대한 논문의 첫 번째 저자인 Melodie Kao는 말했습니다. 자연.

강한 자기장은 자기권이라고 불리는 행성 주위에 “자기 거품”을 형성하여 입자를 가두어 빛의 속도에 가깝게 가속할 수 있습니다. 목성과 다른 거대한 행성뿐만 아니라 지구를 포함하여 그러한 자기장을 가진 우리 태양계의 모든 행성에는 행성의 자기장에 의해 갇힌 이러한 고에너지 하전 입자로 구성된 복사 벨트가 있습니다.

Van Allen 벨트로 알려진 지구의 복사 벨트는 자기장에 의해 태양풍으로부터 포획된 고에너지 입자의 큰 도넛 모양 영역입니다. 목성의 벨트에 있는 대부분의 입자는 위성 이오에 있는 화산에서 나온 것입니다. 그것들을 나란히 놓을 수 있다면 Kao와 그녀의 팀이 이미지화한 방사선 벨트는 목성보다 천만 배 더 밝을 것입니다.

자기장에 의해 극 방향으로 편향된 입자는 대기와 상호 작용할 때 오로라(“오로라”)를 생성하며 Kao 팀은 물체의 오로라 위치와 태양계 외부의 복사 벨트를 구별할 수 있는 최초의 이미지도 획득했습니다. .

이 연구에서 촬영한 초저온 왜성은 질량이 작은 별과 무거운 갈색 왜성 사이의 경계에 걸쳐 있습니다. Kao는 “별과 행성의 형성은 다를 수 있지만 내부 물리학은 질량이 작은 별을 갈색 왜성과 가스 거대 행성에 연결하는 질량 연속체의 흐릿한 부분에서 매우 유사할 수 있습니다.”라고 설명했습니다.

그녀는 이러한 종류의 물체의 자기장의 강도와 모양을 특성화하는 것은 대체로 미지의 영역이라고 말했습니다. 이러한 시스템과 수치 모델에 대한 이론적 이해를 사용하여 행성 과학자들은 행성 자기장의 강도와 모양을 예측할 수 있지만 이러한 예측을 쉽게 테스트할 수 있는 좋은 방법이 없었습니다.

Kao는 “오로라는 자기장의 강도를 측정하는 데 사용할 수 있지만 모양은 측정할 수 없습니다. 우리는 갈색 왜성과 결국 외계 행성에서 자기장의 모양을 평가하는 방법을 보여주기 위해 이 실험을 설계했습니다.”라고 말했습니다.

자기장의 강도와 모양은 행성의 거주 가능성을 결정하는 중요한 요소가 될 수 있습니다. Kao는 “외계 행성의 거주 가능성에 대해 생각할 때 안정적인 환경을 유지하는 자기장의 역할은 대기 및 기후와 같은 것 외에도 고려해야 할 사항”이라고 말했습니다.

자기장을 생성하려면 행성의 내부가 전기 전도성 유체를 가질 수 있을 만큼 충분히 뜨거워야 합니다. 지구의 경우 코어는 녹은 철입니다. 목성에서 전도성 유체는 너무 많은 압력 하에서 금속이 되는 수소입니다. 금속성 수소는 아마도 갈색 왜성에서 자기장을 생성하는 반면 별 내부에서는 전도성 유체가 이온화된 수소라고 Kao는 말했습니다.

LSR J1835+3259로 알려진 초저온 난쟁이는 Kao가 방사능 벨트를 해결하는 데 필요한 고품질 데이터를 제공할 것이라고 확신한 유일한 물체였습니다.

“이제 우리는 이러한 특별한 종류의 정상 상태, 낮은 수준의 라디오파 방출이 이러한 물체의 대규모 자기장에서 복사 벨트를 추적한다는 것을 확인했습니다. 가스 거대 외계 행성 — 우리 망원경이 그것의 모양을 볼 수 있을 만큼 충분히 크지 않더라도 그들이 아마 큰 자기장을 가지고 있다고 더 자신있게 말할 수 있습니다.”라고 Kao는 덧붙였습니다. 현재 NRAO(National Radio Astronomy Observatory)에서 계획하고 있는 Large Array는 더 많은 외계 복사대를 이미지화할 수 있습니다.

“이것은 더 많은 물체를 찾고 점점 더 작은 자기권을 찾는 기술을 연마하는 중요한 첫 단계이며, 결국 우리는 잠재적으로 거주 가능한 지구 크기의 행성을 연구할 수 있습니다.”라고 공동 저자인 애리조나 주립 대학의 Evgenya Shkolnik은 말했습니다. 그는 수년 동안 행성의 자기장과 거주 가능성을 연구해 왔습니다.

연구팀은 미국의 NRAO가 조정한 39개의 라디오 접시로 구성된 고감도 어레이와 독일의 막스 플랑크 전파 천문학 연구소에서 운영하는 에펠스버그 전파 망원경을 사용했습니다.

“전 세계의 라디오 안테나를 결합하여 아무도 본 적이 없는 것을 볼 수 있는 고해상도 이미지를 만들 수 있습니다. 우리의 이미지는 워싱턴 DC에 서서 캘리포니아에서 안과 차트의 맨 윗줄을 읽는 것과 비슷합니다. “라고 Bucknell University의 공저자 Jackie Villadsen은 말했습니다.

Kao는 연구를 계획하고 데이터를 분석하는 NRAO의 공동 제1저자인 Amy Mioduszewski의 관찰 전문 지식과 Villadsen과 Shkolnik의 다파장 항성 플레어 전문 지식에 크게 의존하여 이 발견이 진정한 팀의 노력이라고 강조했습니다. 이 작업은 NASA와 Heising-Simons 재단의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230515131947.htm