O primeiro registro de um cinturão de radiação além do nosso sistema solar é alcançado através da sincronização de um conjunto de 39 antenas de rádio, estendendo-se do Havaí à Alemanha, com o intuito de obter imagens de notável resolução.
As imagens de emissões de rádio intensas e persistentes provenientes de uma estrela anã ultrafria revelaram a existência de uma nuvem de elétrons de alta energia confinada no poderoso campo magnético do objeto, resultando na formação de uma estrutura de lóbulo duplo, semelhante às imagens de rádio dos cinturões de radiação de Júpiter.
“Na realidade, estamos capturando imagens da magnetosfera de nosso objeto de observação ao examinar o plasma emissivo de rádio – seu cinturão de radiação – na magnetosfera. Essa abordagem inovadora nunca foi realizada anteriormente para um corpo de dimensões comparáveis a um gigante gasoso extrassolar”, afirmou Melodie Kao, pós-doutoranda da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, e primeira autora de um artigo sobre essas novas descobertas, publicado nesta semana na revista Nature.
Força e forma
Campos magnéticos de intensidade significativa dão origem a uma região envolvente denominada “magnetosfera”, que envolve um planeta e é capaz de confinar e acelerar partículas próximas à velocidade da luz.
Todos os planetas do nosso sistema solar que possuem tais campos magnéticos, incluindo a Terra, bem como Júpiter e os demais planetas gigantes, exibem a presença de cinturões de radiação, compostos por essas partículas carregadas de alta energia que se encontram aprisionadas pelo campo magnético do planeta.
"Os cinturões de radiação da Terra, conhecidos como cinturões de Van Allen, são extensas regiões anulares compostas por partículas de alta energia, capturadas a partir dos ventos solares pelo campo magnético terrestre.
Por outro lado, a maioria das partículas que compõem os cinturões de radiação de Júpiter tem origem nos vulcões presentes em sua lua Io. Em termos de intensidade luminosa, se fossem comparados lado a lado, o cinturão de radiação fotografado pela equipe de Kao seria aproximadamente 10 milhões de vezes mais brilhante do que o cinturão de Júpiter.
Partículas desviadas em direção aos polos, devido à influência do campo magnético, promovem a formação de auroras quando interagem com a atmosfera.
Notavelmente, a equipe liderada por Kao obteve, pela primeira vez, uma imagem que permite distinguir a localização precisa de uma aurora em um objeto, juntamente com seus cinturões de radiação, localizados fora do nosso sistema solar.
O objeto em questão é uma anã ultrafria, que representa um exemplo singular ao atravessar a fronteira entre estrelas de baixa massa e anãs marrons massivas, proporcionando uma perspectiva valiosa para o estudo dessas entidades estelares.
“Embora os processos de formação estelar e planetária possam divergir, a física subjacente pode apresentar notáveis semelhanças na região contínua de massa que conecta estrelas de baixa massa, anãs marrons e planetas gigantes gasosos”, explicou Kao.
Ele enfatizou que a caracterização da intensidade e da estrutura dos campos magnéticos nessa classe de objetos é um território em grande parte desconhecido.
Embora os cientistas planetários possam fazer previsões acerca da força e da configuração do campo magnético de um planeta com base em entendimentos teóricos e modelos numéricos, eles ainda carecem de um método eficaz para testar essas previsões de forma direta.
“As auroras têm sido utilizadas para mensurar a intensidade do campo magnético, porém, a avaliação de sua forma tem sido desafiadora. Projetamos este experimento com o objetivo de apresentar um método para avaliar as configurações dos campos magnéticos em anãs marrons e, potencialmente, em exoplanetas”, afirmou Kao.
A intensidade e a configuração do campo magnético podem desempenhar um papel crucial na determinação da habitabilidade de um planeta.
“Ao considerar a habitabilidade de exoplanetas, é crucial levar em consideração o papel desempenhado pelos campos magnéticos na manutenção de um ambiente estável, juntamente com fatores como a atmosfera e o clima”, enfatizou o cientista.
Para a geração de um campo magnético, é necessário que o interior de um planeta esteja suficientemente aquecido para conter fluidos com condutividade elétrica, como ocorre na Terra, onde o ferro fundido em seu núcleo desempenha esse papel.
Em Júpiter, por exemplo, o fluido condutor é o hidrogênio sob pressões tão intensas que se torna metálico. De acordo com Kao, é provável que o hidrogênio metálico também seja responsável pela geração de campos magnéticos em anãs marrons, enquanto que, nas estrelas, o fluido condutor é o hidrogênio ionizado.
“Ao considerar a habitabilidade de exoplanetas, é crucial levar em consideração o papel desempenhado pelos campos magnéticos na manutenção de um ambiente estável, juntamente com fatores como a atmosfera e o clima”, enfatizou o cientista.
Para a geração de um campo magnético, é necessário que o interior de um planeta esteja suficientemente aquecido para conter fluidos com condutividade elétrica, como ocorre na Terra, onde o ferro fundido em seu núcleo desempenha esse papel.
Em Júpiter, por exemplo, o fluido condutor é o hidrogênio sob pressões tão intensas que se torna metálico. De acordo com Kao, é provável que o hidrogênio metálico também seja responsável pela geração de campos magnéticos em anãs marrons, enquanto que, nas estrelas, o fluido condutor é o hidrogênio ionizado.
Esforço em equipe
É esperado que o Next Generation Very Large Array (NGVLA), atualmente em fase de planejamento pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO), tenha a capacidade de capturar imagens adicionais de diversos outros cinturões de radiação em sistemas estelares além do nosso.
“Esse é um passo inicial crucial para descobrir um maior número desses objetos e aprimorar nossa capacidade de detectar magnetosferas cada vez menores, o que eventualmente nos permitirá estudar planetas do tamanho da Terra com potencial habitável”, afirmou Evgenya Shkolnik, co-autor do estudo e pesquisador da State University, dedicado ao estudo de campos magnéticos e habitabilidade planetária ao longo de muitos anos.
A equipe utilizou o High Sensitivity Array, composto por 39 antenas de rádio coordenadas pelo Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) nos Estados Unidos, juntamente com o radiotelescópio Effelsberg, operado pelo Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha.
“Ao combinar antenas de rádio de diversas localidades ao redor do mundo, somos capazes de criar imagens de altíssima resolução, revelando aspectos nunca antes observados. Nossa imagem é comparável a ler a linha superior de uma tabela oftalmológica na Califórnia, enquanto estamos em Washington, DC”, afirmou Jackie Villadsen, coautora do estudo e pesquisadora da Bucknell University.
