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Jan 07, 2024

Pela primeira vez, cinturões de radiação detectados fora do nosso sistema solar

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Chuck Carter, Melodie Kao, Fundação Heising-Simons

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Astrônomos descobriram evidências de um cinturão de radiação fora do nosso sistema solar pela primeira vez.

Os cinturões de radiação foram vistos em torno de LSR J1835+3259, uma anã ultrafria (estrela de baixa massa) localizada a 18 anos-luz da Terra.

As imagens de alta resolução obtidas com uma grande variedade de antenas parabólicas revelaram "emissões de rádio intensas e persistentes" deste objeto estelar.

As imagens revelaram uma nuvem de partículas de alta energia presas no campo magnético do objeto.

"Na verdade, estamos visualizando a magnetosfera de nosso alvo observando o plasma emissor de rádio - seu cinturão de radiação - na magnetosfera. Isso nunca foi feito antes para algo do tamanho de um planeta gigante gasoso fora do nosso sistema solar", disse Melodie Kao, pós-doutorando na Universidade da Califórnia em Santa Cruz e primeiro autor deste estudo, em um comunicado oficial.

Uma magnetosfera é a região dominada pelo campo magnético em torno de um objeto celeste, onde as partículas carregadas são aprisionadas.

Nosso planeta também tem nuvens gigantes em forma de rosquinha de cinturões de radiação chamados cinturões de Van Allen, que retêm partículas de alta energia do Sol. Outros grandes planetas em nosso sistema solar, como o gigante gasoso Júpiter, também possuem cinturões de radiação que capturam os elétrons energéticos emitidos pela lua vulcânica Io.

Os recém-identificados cinturões de radiação são semelhantes aos cinturões de radiação de Júpiter. Quando comparados lado a lado, os cinturões deste objeto são "10 milhões de vezes mais brilhantes" que os de Júpiter.

De acordo com o estudo, a anã ultrafria fica na fronteira entre estrelas de baixa massa e anãs marrons massivas.

Compreender os cinturões de radiação geralmente pode fornecer informações sobre a forma do campo magnético e a estrutura interior de um objeto cósmico.

Por exemplo, o interior da Terra é quente o suficiente para ter fluidos eletricamente condutores, o que ajuda na geração de seu forte campo magnético, sustentando assim a vida no planeta.

No caso de Júpiter, o hidrogênio metálico líquido gera um campo magnético. Segundo Kao, o hidrogênio metálico no interior das anãs marrons poderia resultar na geração de campos magnéticos.

No entanto, a equipe achou difícil determinar a força e a forma dos campos magnéticos neste objeto estudado. Esses dois fatores são críticos para determinar a habitabilidade do planeta.

"Este é um primeiro passo crítico para encontrar muito mais desses objetos e aprimorar nossas habilidades para procurar magnetosferas cada vez menores, eventualmente nos permitindo estudar planetas potencialmente habitáveis ​​do tamanho da Terra", disse o co-autor Evgenya Shkolnik no estado do Arizona. University, que estuda campos magnéticos há anos.

Este objeto celeste foi examinado de perto usando uma rede de 39 antenas de rádio que se estendia do Havaí à Alemanha, atuando como um grande radiotelescópio.

A rede de antenas de rádio é coordenada pelo NRAO nos Estados Unidos e o radiotelescópio Effelsberg operado pelo Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Resumo do estudo:

Cinturões de radiação estão presentes em todas as magnetosferas planetárias de grande escala do Sistema Solar: Terra, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno1. Essas zonas equatoriais persistentes de partículas relativísticas de até dezenas de MeV em energia podem se estender mais de 10 vezes o raio do planeta, emitir emissões de rádio gradualmente variáveis2–4 e impactar a química da superfície de luas próximas5. Observações recentes demonstram que estrelas de massa muito baixa e anãs marrons, coletivamente conhecidas como anãs ultrafrias, podem produzir emissões de rádio semelhantes a planetas, como auroras 6–8 periódicas de grandes correntes magnetosféricas9–11. Eles também exibem emissões de rádio quiescentes de variação lenta7,12,13 com a hipótese de rastrear queima coronal de baixo nível14,15, apesar de se afastarem de relações empíricas de explosão de vários comprimentos de onda8,15. Aqui apresentamos imagens de alta resolução da anã ultrafria LSR J1835+3259 a 8,4 GHz, demonstrando que sua emissão de rádio quiescente é resolvida espacialmente e traça uma estrutura de lóbulos duplos e simétrica semelhante em morfologia aos cinturões de radiação jovianos. Até 18 raios anões ultrafrios separam os dois lóbulos, que estão presentes de forma estável em três observações ao longo de mais de um ano. Para o plasma confinado pelo dipolo magnético de LSR J1835+3259, estimamos energias eletrônicas de 15 MeV consistentes com os cinturões de radiação de Júpiter4. Nossos resultados confirmam previsões recentes de cinturões de radiação em ambas as extremidades da sequência de massa estelar8,16-19 e suportam um reexame mais amplo de dipolos magnéticos rotativos na produção de emissões de rádio quiescentes não térmicas de anãs marrons7, anãs M totalmente convectivas20 e estrelas massivas18 ,21