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Jul 06, 2023

Por primera vez, se detectan cinturones de radiación fuera de nuestro sistema solar

Chuck Carter, Melodie Kao, Fundación Heising-Simons Al suscribirte, aceptas

Chuck Carter, Melodie Kao, Fundación Heising-Simons

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Los astrónomos han descubierto evidencia de un cinturón de radiación fuera de nuestro sistema solar por primera vez.

Los cinturones de radiación se han visto alrededor de LSR J1835+3259, una enana ultrafría (estrella de baja masa) ubicada a 18 años luz de la Tierra.

Las imágenes de alta resolución obtenidas con una gran variedad de antenas de radio revelaron "emisiones de radio intensas y persistentes" de este objeto estelar.

Las imágenes revelaron una nube de partículas de alta energía atrapadas en el campo magnético del objeto.

"En realidad, estamos tomando imágenes de la magnetosfera de nuestro objetivo al observar el plasma emisor de radio, su cinturón de radiación, en la magnetosfera. Eso nunca se había hecho antes para algo del tamaño de un planeta gigante gaseoso fuera de nuestro sistema solar", dijo Melodie. Kao, becario postdoctoral de la Universidad de California en Santa Cruz y primer autor de este estudio, en un comunicado oficial.

Una magnetosfera es la región dominada por el campo magnético que rodea un objeto celeste, donde quedan atrapadas las partículas cargadas.

Nuestro planeta también tiene nubes gigantes en forma de rosquilla de cinturones de radiación llamados cinturones de Van Allen, que atrapan partículas de alta energía del Sol. Otros grandes planetas de nuestro sistema solar, como el gigante gaseoso Júpiter, también tienen cinturones de radiación que capturan los electrones energéticos emitidos por la luna volcánica Io.

Los cinturones de radiación recién identificados son similares a los cinturones de radiación de Júpiter. Cuando se comparan uno al lado del otro, los cinturones de este objeto son "10 millones de veces más brillantes" que los de Júpiter.

Según el estudio, la enana ultrafría se extiende a ambos lados del límite entre las estrellas de baja masa y las enanas marrones masivas.

Comprender los cinturones de radiación a menudo puede proporcionar información sobre la forma del campo magnético y la estructura interior de un objeto cósmico.

Por ejemplo, el interior de la Tierra es lo suficientemente caliente como para tener fluidos conductores de electricidad, lo que ayuda a la generación de su fuerte campo magnético, lo que sustenta la vida en el planeta.

En el caso de Júpiter, el hidrógeno metálico líquido genera un campo magnético. Según Kao, el hidrógeno metálico en el interior de las enanas marrones podría dar lugar a la generación de campos magnéticos.

Sin embargo, al equipo le resultó difícil determinar la fuerza y ​​la forma de los campos magnéticos en este objeto estudiado. Estos dos factores son críticos para determinar la habitabilidad del planeta.

"Este es un primer paso crítico para encontrar muchos más objetos de este tipo y perfeccionar nuestras habilidades para buscar magnetosferas cada vez más pequeñas, lo que eventualmente nos permitirá estudiar planetas del tamaño de la Tierra potencialmente habitables", dijo el coautor Evgenya Shkolnik en el estado de Arizona. University, que lleva años estudiando los campos magnéticos.

Este objeto celeste fue examinado de cerca utilizando una red de 39 antenas de radio que se extiende desde Hawái hasta Alemania, actuando como un gran radiotelescopio.

La red de antenas de radio está coordinada por el NRAO en los Estados Unidos y el radiotelescopio Effelsberg operado por el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania.

Los resultados han sido publicados en la revista Nature.

Resumen del estudio:

Los cinturones de radiación están presentes en todas las magnetosferas planetarias del Sistema Solar a gran escala: la Tierra, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno1. Estas zonas ecuatoriales persistentes de partículas relativistas de hasta decenas de MeV en energía pueden extenderse más de 10 veces el radio del planeta, emitir emisiones de radio que varían gradualmente2–4 e impactar la química de la superficie de las lunas cercanas5. Las observaciones recientes demuestran que las estrellas de muy baja masa y las enanas marrones, conocidas colectivamente como enanas ultrafrías, pueden producir emisiones de radio similares a las de los planetas, como auroras que estallan periódicamente6–8 a partir de corrientes magnetosféricas a gran escala9–11. También exhiben emisiones de radio en reposo que varían lentamente7,12,13, según la hipótesis, para rastrear destellos coronales de bajo nivel14,15 a pesar de apartarse de las relaciones empíricas de destellos de múltiples longitudes de onda8,15. Aquí presentamos imágenes de alta resolución de la enana ultrafría LSR J1835+3259 a 8,4 GHz que demuestran que su emisión de radio inactiva se resuelve espacialmente y traza una estructura de doble lóbulo y axisimétrica similar en morfología a los cinturones de radiación jovianos. Hasta 18 radios enanos ultrafríos separan los dos lóbulos, que están presentes de manera estable en tres observaciones que abarcan más de un año. Para el plasma confinado por el dipolo magnético de LSR J1835+3259, estimamos energías de electrones de 15 MeV consistentes con los cinturones de radiación de Júpiter4. Nuestros resultados confirman predicciones recientes de cinturones de radiación en ambos extremos de la secuencia de masas estelares8,16–19 y respaldan un reexamen más amplio de los dipolos magnéticos giratorios en la producción de emisiones de radio quiescentes no térmicas de enanas marrones7, enanas M completamente convectivas20 y estrellas masivas18 ,21