Az exobolygók mágneses tere fékezheti a 25 ezer kilométer per órás szeleket

Hét, forró Jupiter típusú exobolygó szeleit mérte meg egy csillagászokból álló csoport az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsöve (VLT) és a Gemini North óriásteleszkópok segítségével. A mérések arra utalnak, hogy e bolygók mágnessége szabályozhatja, korlátozhatja a szélsebességüket.

„Most először tudjuk összehasonlítani más világok mágneses környezeti viszonyait” – mondta a kutatást vezető Julia Seidel. Hozzátette, ezen információ kulcsfontosságú lehet abban, hogy megértsük, mennyire stabil egy bolygó környezete, mennyire lehet alkalmas az élet fennmaradására. A kutatásról a Nature Astronomy folyóiratban számoltak be a szakemberek.

A Naprendszerben jól ismert a Jupiter vagy a Szaturnusz mágneses tere, és saját otthonunk révén tudjuk, mennyire fontos is a bolygó mágnességének a légkörrel való kapcsolata. Eddig azonban exobolygók esetében nem sikerült közvetlen méréssel igazolni a meglétét. A kutatók most a szélsebesség mérésével és ez alapján készült modellszámításokkal közvetett módon jutottak adatokhoz, amely a mágneses tér jelenlétére utal.

A most vizsgált bolygók ugyan Jupiter-szerűek voltak, ám igen forrók, s csillagukhoz mind közel kering, ráadásul kötött keringésűek, vagyis mindig ugyanazon felük néz a csillag felé. Az ilyen bolygók nappali oldala rendkívül forró, míg a csillagtól kifelé néző éjszakai oldala rendkívül hideg.

Az efféle különbségek azt eredményezik, hogy rendkívüli szelek is fújnak e bolygókon. A most vizsgált hét exobolygón a szélsebesség 7200 és több mint 25 000 kilométer per órás közötti volt – összevetésül a mi Jupiterünkön 1500 kilométer per óra a legnagyobb szélsebesség.

E bolygók, mivel rendkívül forrók, különös légkörrel is rendelkeznek, a légkörükben gáz állapotú vas is található. A vas pedig egy olyan elem, amelynek számos egyedi, jól mérhető színképvonala van, ezeket pedig egyszerre lehet figyelni, így gyakorlatilag számos párhuzamos mérési adat is árulkodik a légkör és benne a vasatomok mozgásáról. A szél okozta mozgás hatására az alap színképvonalak eltolódnak (Doppler-hatás), az eltolódás pedig megmutatja, mekkora sebességű a mozgás.

A mérések egészen érdekes ellentmondást fedtek fel: minél forróbb volt egy bolygó, annál gyengébb volt a szél rajta, holott a hőmérséklet miatt több energia áll rendelkezésre a szélkeltéshez, így pont ellenkezőleg várták. Ez azt jelenti, hogy valaminek le kell lassítania a légkör mozgását, ezért megvizsgáltak többféle lehetséges fékező hatású folyamatot is.

Olyasmire gondoljunk, mint például a légköri turbulenciák, vagy a lökéshullámfrontok (akkor alakul ki, ha a légkör mozgása eléri a hangsebességet). Ezek a tényezők viszont egyáltalán nem vezetnének fékeződéshez. Azonban a mágnesség képes lehet arra, hogy lelassítsa a szelet.

A különösen forró légkör ionizált gázai elektromosan vezetővé válnak, a bolygó mágneses tere emiatt képes kölcsönhatásba lépni velük. Minél forróbb a légkör, annál hatékonyabban fékezheti a mágneses tér a légáramlásokat, ez pedig összhangban van a kutatók méréseivel. Abból, ahogyan a szélsebesség az elvárthoz képest eltért, meg tudták becsülni, milyen erős lehet a bolygó mágneses tere.

Ezek alapján a legtöbb esetben 1-2 gauss erősségű, a legforróbb bolygó esetében 5-6 gauss volt a mágneses térerősség – ezek a Szaturnusz és a Jupiter mágneses térerősségéhez hasonlítható értékek. A korábbi elméleti becslések ennél sokkalta erősebb mágneses térerőt is feltételeztek. Érdemes azonban azt hangsúlyozni, hogy továbbra sem közvetlenül magát a mágnességet mérték, hanem a hatása révén kaptak közvetett bizonyítékokat.