천문학자들은 우리 태양계 외부에서 볼 수 있는 최초의 복사 벨트를 관찰합니다.

2023년 5월 15일

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캘리포니아 대학-산타 크루즈

천문학자들은 고해상도 이미지를 얻기 위해 하와이에서 독일까지 39개의 라디오 접시를 조화롭게 배열하여 태양계 외부에서 관찰된 최초의 방사선 벨트를 설명했습니다. 초저온 왜성으로부터 지속적이고 강렬한 전파 방출 이미지는 물체의 강력한 자기장에 갇혀 있는 고에너지 전자 구름의 존재를 드러내며 목성의 방사선 벨트의 전파 이미지와 유사한 이중엽 구조를 형성합니다.

Melodie는 "우리는 실제로 자기권에서 무선 방출 플라즈마(방사선 벨트)를 관찰하여 목표물의 자기권을 이미징하고 있습니다. 이전에는 태양계 외부의 가스 거대 행성 크기에 대해 수행된 적이 없습니다"라고 말했습니다. UC Santa Cruz의 박사후 연구원이자 Nature에 5월 15일 발표된 새로운 연구 결과에 대한 논문의 첫 번째 저자인 Kao.

강한 자기장은 자기권이라고 불리는 행성 주위에 "자기 거품"을 형성하며, 이는 입자를 가두어 빛의 속도에 가깝게 가속할 수 있습니다. 이러한 자기장을 갖고 있는 태양계의 모든 행성(지구, 목성, 기타 거대 행성 포함)은 행성의 자기장에 의해 갇힌 고에너지 하전 입자로 구성된 복사대를 가지고 있습니다.

Van Allen 벨트로 알려진 지구의 복사 벨트는 자기장에 의해 태양풍에서 포착된 고에너지 입자로 구성된 커다란 도넛 모양의 영역입니다. 목성대에 있는 입자의 대부분은 달 이오의 화산에서 나온 것입니다. Kao와 그녀의 팀이 이미지화한 방사선 벨트를 나란히 놓을 수 있다면 목성보다 천만 배 더 밝을 것입니다.

자기장에 의해 극쪽으로 편향된 입자는 대기와 상호 작용할 때 오로라("북극광")를 생성하며 Kao 팀은 또한 물체의 오로라 위치와 태양계 외부 복사 벨트를 구별할 수 있는 최초의 이미지를 얻었습니다. .

이번 연구에서 촬영된 초저온왜성은 질량이 작은 별과 무거운 갈색왜성 사이의 경계에 걸쳐 있습니다. Kao는 "별과 행성의 형성은 다를 수 있지만, 저질량 별과 갈색 왜성 및 거대 가스 행성을 연결하는 질량 연속체의 흐릿한 부분에서 그 내부의 물리학은 매우 유사할 수 있습니다"라고 설명했습니다.

이런 종류의 물체의 자기장의 강도와 모양을 특성화하는 것은 대부분 미지의 영역이라고 그녀는 말했습니다. 행성 과학자들은 이러한 시스템에 대한 이론적 이해와 수치 모델을 사용하여 행성 자기장의 강도와 모양을 예측할 수 있지만 이러한 예측을 쉽게 테스트할 수 있는 좋은 방법은 없었습니다.

Kao는 "오로라는 자기장의 강도를 측정하는 데 사용할 수 있지만 모양은 측정할 수 없습니다. 우리는 갈색 왜성과 외계 행성의 자기장의 모양을 평가하는 방법을 보여주기 위해 이 실험을 설계했습니다"라고 말했습니다.

자기장의 강도와 모양은 행성의 거주 가능성을 결정하는 중요한 요소가 될 수 있습니다. Kao는 "외계 행성의 거주 가능성에 대해 생각할 때 안정적인 환경을 유지하는 데 있어 외행성의 자기장의 역할도 고려해야 합니다"라고 말했습니다.

자기장을 생성하려면 행성 내부가 전기 전도성 유체를 가질 만큼 충분히 뜨거워야 하며, 지구의 경우 핵은 녹은 철입니다. 목성에서 전도성 유체는 너무 많은 압력을 받아 금속이 되는 수소입니다. 금속성 수소는 아마도 갈색 왜성에서도 자기장을 생성하는 반면, 별 내부에서는 전도성 유체가 이온화된 수소라고 Kao는 말했습니다.