Le immagini di intense e persistenti emissioni radio da una nana ultrafredda rivelano la presenza di una nuvola di elettroni ad alta energia (plasma) intrappolati nel potente campo magnetico dell'oggetto. Queste particelle formano una struttura a doppio lobo analoga alle immagini radio delle cinture di radiazione di Giove.
"Questo non è mai stato fatto prima per qualcosa delle dimensioni di un pianeta gigante gassoso al di fuori del nostro Sistema Solare", ha detto Melodie Kao, della UC Santa Cruz e autrice principale di un articolo uscito su Nature.
Tutti i pianeti del Sistema Solare, in grado di generare un campo magnetico, sono avvolti da una sorta di bolla chiamata magnetosfera, dove le particelle possono essere intrappolate e accelerate alla velocità della luce.
Sulla Terra, le particelle cariche del vento solare si accumulano in una zona toroidale nota come fasce di Van Allen. La maggior parte delle particelle nelle cinture di Giove, invece, provengono dai vulcani sulla sua luna Io. Ma la fascia di radiazioni che Kao e i suoi colleghi hanno scoperto è 10 milioni di volte più luminosa di quella di Giove.
Le particelle deviate dal campo magnetico verso i poli generano aurore quando interagiscono con l'atmosfera e il team di Kao ha anche ottenuto la prima immagine in grado di distinguere tra la posizione dell'aurora di un oggetto e le sue fasce di radiazione al di fuori del nostro Sistema Solare.
Cercando conferme
Il gruppo di Kao ha "progettato questo esperimento per mostrare un metodo per valutare le forme dei campi magnetici sulle nane brune e infine sugli esopianeti".
"Le aurore possono essere utilizzate per misurare la forza del campo magnetico ma non la forma", spiega Kao. La forza e la forma del campo magnetico possono essere un fattore importante nel determinare l'abitabilità di un pianeta. "Quando pensiamo all'abitabilità degli esopianeti, il ruolo dei loro campi magnetici nel mantenere un ambiente stabile è qualcosa da considerare oltre a cose come l'atmosfera e il clima", ha detto Kao.
Per generare un campo magnetico, l'interno di un pianeta deve essere abbastanza caldo da avere fluidi elettricamente conduttori, che nel caso della Terra è il ferro fuso nel suo nucleo. Su Giove, il fluido conduttore è l'idrogeno sotto così tanta pressione da diventare metallico. L'idrogeno metallico probabilmente genera campi magnetici anche nelle nane brune, ha detto Kao, mentre all'interno delle stelle il fluido conduttore è l'idrogeno ionizzato.
La nana ultrafredda LSR J1835+3259 era l'unico oggetto che Kao riteneva avrebbe potuto fornire i dati di alta qualità necessari per risolvere le sue cinture di radiazioni.
LSR J1835+3259 si trova a cavallo del confine tra stelle di piccola massa e massicce nane brune. "Mentre la formazione di stelle e pianeti può essere diversa, la fisica al loro interno può essere molto simile", spiega Kao.
A caratterizzare la forza e la forma dei campi magnetici di questa classe di oggetti è un terreno in gran parte inesplorato. Usando la teoria e modelli numerici, gli scienziati planetari possono prevedere la forza e la forma del campo magnetico di un pianeta ma, finora, non hanno avuto un buon modo per testare facilmente queste previsioni.
Per queste osservazioni, il team ha utilizzato l'High Sensitivity Array, composto da 39 antenne radio coordinate dal National Radio Astronomy Observatory (NRAO) negli Stati Uniti e il radiotelescopio Effelsberg gestito dal Max Planck Institute for Radio Astronomy in Germania.
Crediti: Melodie Kao, Amy Mioduszewski
Pistola fumante
"Ora che abbiamo stabilito che questo particolare tipo di emissione radio a basso livello in stato stazionario traccia le fasce di radiazione nei campi magnetici su larga scala di questi oggetti, quando vediamo quel tipo di emissione dalle nane brune e infine dal gas di esopianeti giganti: possiamo affermare con maggiore sicurezza che probabilmente hanno un grande campo magnetico, anche se il nostro telescopio non è abbastanza potente per vederne la forma", ha detto Kao.
"Questo è un primo passo fondamentale per trovare molti altri oggetti simili e affinare le nostre capacità per cercare magnetosfere sempre più piccole, permettendoci infine di studiare quelle di pianeti potenzialmente abitabili, delle dimensioni della Terra", ha detto il coautore Evgenya Shkolnik dell'Arizona State University, che da molti anni studia i campi magnetici e l'abitabilità dei pianeti.
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