首次估计了系外行星的磁场。免费技术图书馆新闻

首次估计系外行星磁场

02.12.2014

自发现太阳系外第一颗行星以来的二十年间，天文学家已经发现了超过 350 颗系外行星，在他们的研究上迈出了一大步。二十年前，大事件仅仅是发现了一颗新的系外行星，而现在天体物理学家正在研究它们的大气结构和化学成分、气候等特征。在某些情况下，甚至可以观察到它们的卫星。

行星的重要特征之一是它们的磁场。它影响行星大气的行为，因为它保护它免受恒星风的破坏性影响，并与它的电离部分——电离层和磁层相互作用。此外，它还能影响行星本身的演化。

目前无法直接观测系外行星的磁场。到目前为止，检测它们的无线电发射（这也可以估计磁场）的尝试也没有成功。然而，在研究行星 HD 209458b（非正式命名为奥西里斯）时，在其磁层外发现了一团热原子氢云，在恒星的影响下从行星的大气层“蒸发”。

氢壳的大小和形状取决于从行星流出的气体与进入的质子恒星风之间的相互作用，这可以说是吹散了这片云。知道氢云的参数，使用某种模型，可以估计磁层的参数，从而估计磁场的参数。

这种评估的方法是由一个国际科学家团队提出的，其中包括俄罗斯物理学家，目前代表奥地利科学院空间研究所，Kristina Kislyakova（前下诺夫哥罗德国立大学的雇员，以 N.I. Lobachevsky 命名）和 Maxim Khodachenko（也是以莫斯科国立大学 D.V. Skobeltsyn 命名的 SINP 的雇员）。在它的帮助下，他们能够估计行星 HD 209458b 的磁矩大小。研究结果发表在《科学》杂志上。

科学家们模拟了地球周围热氢云的形成，并表明观察到的云的配置仅对应于磁矩和恒星风参数的一个特定值。
为了使模型更准确，天体物理学家考虑了大量决定恒星风与行星大气相互作用的因素：恒星风与中性大气粒子之间的所谓再充电及其电离、引力效应、压力，辐射加速度，谱线展宽。

HD 209458b 行星于 1999 年在距地球 150 光年的地方被发现，是几颗研究最多和深入研究的系外行星之一，因为它是少数在穿过恒星圆盘时可以看到的已知天体之一。与此同时，一颗恒星的光穿过地球的大气层到达地球，这使得通过光谱方法研究其结构和化学成分成为可能。对于观测，科学家们使用了哈勃太空望远镜。

模拟表明，这颗行星的磁层相对较小，约为 2,9 个行星半径，对应的磁矩仅为木星的 10%。这与行星发电机对这个星球的有效性的初步估计是一致的。

如此小的磁场是因为系外行星HD 209458b是典型的热木星，即质量为木星数量级的气态巨行星，但距离恒星更近。因此，所考虑的系外行星距离恒星不到 5 万公里，比太阳系中的木星近 100 倍，甚至比离太阳最近的行星水星近 10 倍。它的公转周期只有3,5天，质量是0,7个木星质量，它的半径是1,4个木星质量。

由于此类行星的轨道非常靠近恒星，因此它会受到强大的引力，从而减慢行星的自转速度。由于根据行星发电机理论，磁场的产生与行星核心的旋转有关，因此行星的缓慢旋转会导致磁场较弱。

科学家们认为，他们提出的估算磁场的方法可以用于所有行星，包括那些与地球相似的行星，只要它们周围有高能氢壳。值得注意的是，大约 15% 的系外行星是热木星。

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