Lần đầu tiên nhìn thấy vành đai bức xạ bên ngoài hệ mặt trời

Các nhà thiên văn học đã lần đầu tiên quan sát thấy một vành đai bức xạ bên ngoài hệ mặt trời, chụp ảnh các hạt năng lượng cao bị giữ lại bởi từ trường xung quanh một ngôi sao lùn cực lạnh cách Trái đất khoảng 18 năm ánh sáng.

Vành đai bức xạ mới phát hiện có hai thùy, giống như các vành đai bức xạ bao quanh sao Mộc, hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời. Nhưng nếu vành đai bức xạ của ngôi sao lùn được đặt cạnh vành đai của Sao Mộc, thì nó sẽ sáng hơn gấp 10 triệu lần.

Bức xạ ở dạng phát xạ vô tuyến liên tục, cường độ cao. Hình ảnh cho thấy sự hiện diện của một đám mây electron năng lượng cao bị mắc kẹt trong từ trường của ngôi sao lùn ngôi saođược gọi là LSR J1835+3259.

“Chúng tôi thực sự đang chụp ảnh từ quyển của mục tiêu bằng cách quan sát plasma phát ra sóng vô tuyến – vành đai bức xạ của nó – trong từ quyển”, tác giả chính nghiên cứu và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học California, Santa Cruz Melodie Kao nói trong một tuyên bố (mở trong tab mới). “Điều đó chưa từng được thực hiện trước đây đối với một thứ có kích thước bằng một hành tinh khí khổng lồ bên ngoài hành tinh của chúng ta. hệ mặt trời.”

Có liên quan: Lắng nghe tiếng ầm ầm kinh hoàng khi từ trường Trái đất bị bão mặt trời tấn công

Hình ảnh được nhóm chụp bằng cách sử dụng mạng lưới 39 kính viễn vọng vô tuyến, kết hợp với nhau để tạo thành một kính viễn vọng ảo duy nhất có tên là Mảng độ nhạy cao.

LSR J1835+3259 là vật thể duy nhất bên ngoài hệ mặt trời mà Kao tự tin có thể quan sát được với đủ chi tiết để giải quyết các vành đai bức xạ của nó. Và, bởi vì ngôi sao lùn có khối lượng nằm giữa các ngôi sao có khối lượng thấp và sao lùn nâu — các vật thể thường được gọi là “các ngôi sao hỏng” vì chúng thiếu khối lượng cần thiết để bắt đầu phản ứng tổng hợp hạt nhân ở lõi của chúng — các quan sát mới có thể giúp các nhà thiên văn học tìm ra ranh giới phân chia giữa các ngôi sao nhỏ và các hành tinh lớn.

Kao cho biết: “Mặc dù sự hình thành của các ngôi sao và hành tinh có thể khác nhau, nhưng tính chất vật lý bên trong chúng có thể rất giống nhau ở phần mềm của khối liên tục kết nối các ngôi sao có khối lượng thấp với các sao lùn nâu và các hành tinh khí khổng lồ”.

Từ trường mạnh tạo thành một bong bóng từ tính xung quanh một hành tinh gọi là từ quyển, có thể bẫy và tăng tốc các hạt tích điện tới tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Nhiều hành tinh trong hệ mặt trời có từ quyển, mặt trời cũng vậy. Ngay cả một mặt trăng của hệ mặt trời – vệ tinh Jovian khổng lồ Ganymede– có một từ trường.

Tuy nhiên, từ quyển có các điểm mạnh khác nhau và các đặc điểm khác nhau. Ví dụ, từ quyển của Sao Thủy, hành tinh gần mặt trời nhất, chỉ có khoảng 1% sức mạnh của bong bóng từ tính của trái đất, đủ mạnh để bảo vệ bầu khí quyển và sự sống của hành tinh chúng ta khỏi các hạt tích điện năng lượng cao từ mặt trời. Sau mặt trời, sao Mộc có từ trường mạnh nhất trong hệ mặt trời.

Tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời có từ trường cũng có vành đai bức xạ bao gồm các hạt tích điện năng lượng cao bị mắc kẹt xung quanh chúng. Trong khi các vành đai bức xạ của Trái đất, được gọi là Thắt lưng Van Allen là các dải hạt năng lượng cao hình bánh rán từ gió Mặt Trời, phần lớn các hạt này bị giữ lại bởi từ trường xung quanh Sao Mộc tạo ra các vành đai bức xạ hình thùy kép đến từ mặt trăng núi lửa Io của nó.

Bất kể nguồn gốc của chúng là gì, những hạt bị mắc kẹt này bị từ trường làm lệch hướng về phía các cực của hành tinh, tạo ra cực quang. Trên Trái đất, chúng có dạng ánh sáng phía bắc và phía nam ở đây, hoặc bắc cực quang và cực quang australis, tương ứng.

Có liên quan: Xem cực quang ở đâu: hướng dẫn cực quang năm 2023

Hình ảnh về LSR J1835+3259 do Kao và nhóm của cô chụp cũng đánh dấu lần đầu tiên đối với một vật thể nằm ngoài hệ mặt trời mà vị trí cực quang của vật thể và vị trí của các vành đai bức xạ của nó đã được phân biệt thành công.

Cực quang có thể được sử dụng để đo cường độ của từ quyển, nếu không phải là hình dạng của chúng, vì vậy những phát hiện này có thể giúp xác định cường độ từ trường của các ngôi sao lùn khác, một điều mà hiện nay phần lớn chưa được biết đến. Việc xây dựng hiểu biết lý thuyết về từ trường của các vật thể có khối lượng trung bình này có thể lần lượt làm sáng tỏ các từ quyển của ngoại hành tinh.

“Bây giờ chúng tôi đã xác định được rằng loại phát xạ vô tuyến ở trạng thái ổn định, mức độ thấp đặc biệt này theo dõi các vành đai bức xạ trong từ trường quy mô lớn của các vật thể này, khi chúng tôi thấy loại phát xạ đó từ các sao lùn nâu – và cuối cùng là từ khí ngoại hành tinh khổng lồ — chúng ta có thể tự tin hơn khi nói rằng chúng có thể có từ trường lớn, ngay cả khi kính viễn vọng của chúng ta không đủ lớn để nhìn thấy hình dạng của nó,” Kao nói.

Vì từ quyển của Trái đất rất quan trọng trong việc bảo vệ sự sống trên hành tinh của chúng ta và cho phép nó phát triển, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng từ trường xung quanh các ngoại hành tinh có thể là chìa khóa để hiểu khả năng sinh sống của các thế giới bên ngoài hệ mặt trời.

“Đây là bước đầu tiên quan trọng trong việc tìm kiếm thêm nhiều vật thể như vậy và trau dồi kỹ năng của chúng tôi để tìm kiếm từ quyển ngày càng nhỏ hơn, cuối cùng cho phép chúng tôi nghiên cứu những hành tinh có kích thước bằng Trái đất có khả năng sinh sống được”, đồng tác giả nghiên cứu Evgenya Shkolnik, nhà vật lý thiên văn giáo sư tại Đại học bang Arizona, cho biết trong cùng một tuyên bố.

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Hai (15 tháng 5) trên tạp chí Thiên nhiên. (mở trong tab mới)