Investigadores han identificado la primera firma de un campo magnético que rodea a un planeta fuera de nuestro sistema solar.

Impresión artística de HAT-P-11b, un exoplaneta que orbita alrededor de su estrella anfitriona a solo una vigésima parte de la distancia de la Tierra al Sol. Crédito: Denis Bajram / Universidad de Ginebra.

Los campos magnéticos juegan un papel crucial en la protección de las atmósferas planetarias, por lo que la capacidad de detectarlos en exoplanetas es un paso importante hacia una mejor comprensión de cómo pueden ser estos mundos extraterrestres.

El equipo de científicos utilizó el Hubble para observar a HAT-P-11b, un planeta del tamaño de Neptuno a 123 años luz de la Tierra, pasar directamente a través de la cara de su estrella anfitriona seis veces en lo que se conoce como un «tránsito». Las observaciones se realizaron en el espectro de luz ultravioleta, que está más allá de lo que puede ver el ojo humano.

Hubble detectó iones de carbono —partículas cargadas que interactúan con campos magnéticos— que rodean a este mundo en lo que se conoce como magnetosfera —una región alrededor de un objeto celeste (como la Tierra) que está formada por la interacción del objeto con el viento solar emitido por su estrella anfitriona—.

«Esta es la primera vez que se detecta directamente la firma del campo magnético en un planeta fuera de nuestro sistema solar», dijo Gilda Ballester, profesora de investigación adjunta en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona y una de las co-autoras del estudio publicado en Nature Astronomy.

«Un fuerte campo magnético en un planeta como la Tierra puede proteger su atmósfera y superficie del bombardeo directo de las partículas energéticas que componen el viento solar. Estos procesos afectan en gran medida la evolución de la vida en un planeta como la Tierra porque el campo magnético protege a los organismos de estas partículas energéticas», explicó.

No todos los planetas y lunas de nuestro sistema solar tienen sus propios campos magnéticos, y la conexión entre los campos magnéticos y la habitabilidad de un planeta aún necesita más estudio, según los investigadores.

Como el de la Tierra

«HAT-P-11 b ha demostrado ser un objetivo muy interesante, porque las observaciones del tránsito ultravioleta del Hubble han revelado una magnetosfera, vista como un componente iónico extendido alrededor del planeta y una larga cola de iones que escapan», dijo Ballester, agregando que este método general podría usarse para detectar magnetosferas en una variedad de exoplanetas y evaluar su papel en la habitabilidad potencial.

Ballester, investigador principal de uno de los programas del telescopio espacial Hubble que observó HAT-P-11b, contribuyó a la selección de este objetivo específico para estudios ultravioleta. Un descubrimiento clave fue la observación de iones de carbono no solo en una región que rodea el planeta, sino que también se extiende en una larga cola que se aleja del planeta a velocidades promedio de 100,000 mph. La cola llegó al espacio durante al menos 1 unidad astronómica, la distancia entre la Tierra y el Sol.

El exoplaneta y su magnetósfera de acuerdo a los datos recolectados por el Hubble. Crédito: Lotfi Ben-Jaffel / Instituto de Astrofísica, París.

Los investigadores dirigidos por el primer autor del artículo, Lotfi Ben-Jaffel en el Instituto de Astrofísica de París, luego utilizaron simulaciones por computadora en 3D para modelar las interacciones entre las regiones atmosféricas más altas del planeta y el campo magnético con el viento solar entrante.

«Al igual que el campo magnético de la Tierra y su entorno espacial inmediato interactúan con el viento solar, que consiste en partículas cargadas que viajan a aproximadamente 900.000 mph, existen interacciones entre el campo magnético de HAT-P-11b y su entorno espacial inmediato con el viento solar de su estrella anfitriona, y esos son muy complejos», detalló Ballester.

La física en las magnetosferas de la Tierra y HAT-P-11b es la misma; sin embargo, la proximidad del exoplaneta a su estrella, sólo una vigésima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol, hace que la atmósfera superior se caliente y esencialmente «hierva» en el espacio, lo que da como resultado la formación de la cola magnética.

Baja metalicidad

Los investigadores también encontraron que la metalicidad de la atmósfera de HAT-P-11b —la cantidad de elementos químicos en un objeto que son más pesados que el hidrógeno y el helio— es menor de lo esperado. En nuestro sistema solar, los planetas gaseosos helados (Neptuno y Urano) son ricos en metales pero tienen campos magnéticos débiles, mientras que los planetas gaseosos mucho más grandes (Júpiter y Saturno) tienen baja metalicidad y campos magnéticos fuertes.

La baja metalicidad atmosférica de HAT-P-11b desafía los modelos actuales de formación de exoplanetas, dicen los autores.

«Aunque la masa de HAT-P-11b es sólo el 8 % de la de Júpiter, creemos que el exoplaneta se parece más a un mini-Júpiter que a un Neptuno. La composición atmosférica que vemos sugiere que es necesario seguir trabajando para perfeccionar las teorías actuales sobre cómo se forman ciertos exoplanetas en general», concluyó Ballester.

Fuente: Phys.org. Edición: MP.