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Jan 07, 2024

太陽系外で初めて放射線帯が検出される

Chuck Carter, Melody Kao, Heising Simmons Foundation Iscrivendoti accetti

チャック・カーター、メロディー・カオ、ハイジング・サイモンズ財団

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天文学者たちは、太陽系の外側に放射線帯の証拠を初めて発見しました。

放射線帯は、地球から 18 光年離れた超低温矮星 (低質量星) LSR J1835+3259 の周囲で発見されました。

多数の電波受信アンテナを使って得られた高解像度画像から、この恒星からの「持続的で強力な電波放射」が明らかになった。

画像から、物体の磁場に閉じ込められた高エネルギー粒子の雲が明らかになった。

「私たちは実際に、磁気圏にある電波を放出するプラズマ、つまりその放射線帯を観察することによって、ターゲットの磁気圏を画像化しています。これは、太陽系の外にある巨大ガス惑星ほどの大きさの何かに対して、これまで行われたことはありません」とメロディー氏は語った。カリフォルニア大学サンタクルーズ校の博士研究員であり、この研究の筆頭著者でもあるカオ氏は公式声明でこう述べた。

磁気圏とは、天体を取り囲む磁場が支配的な領域であり、荷電粒子が捕捉されています。

私たちの惑星には、太陽からの高エネルギー粒子を捕捉する、ヴァン アレン ベルトと呼ばれる巨大なドーナツ型の放射線帯の雲もあります。 ガス巨人木星のような太陽系の他の大きな惑星にも、火山の衛星イオが放出する高エネルギーの電子を捕らえる放射線帯があります。

新たに確認された放射線帯は木星の放射線帯に似ている。 並べて比較すると、この天体の帯は木星の「1000万倍明るい」。

研究によると、超低温矮星は低質量星と重い褐色矮星の境界をまたいでいる。

放射線帯を理解すると、磁場の形状や宇宙物体の内部構造についての洞察が得られることがよくあります。

たとえば、地球の内部は導電性の流体が存在するほど高温であり、これが強力な磁場の生成を助け、それによって地球上の生命を支えています。

木星の場合、液体金属水素が磁場を生成します。 花王氏によると、褐色矮星の内部にある金属水素が磁場の発生を引き起こす可能性があるという。

しかし、研究チームは、この研究対象の磁場の強さと形状を決定するのが難しいことを発見しました。 これら 2 つの要素は、惑星の居住可能性を決定する上で重要です。

「これは、そのような天体をさらに多く発見し、ますます小さな磁気圏を探索するスキルを磨き、最終的には居住可能な可能性のある地球サイズの惑星の研究を可能にするための重要な第一歩です」とアリゾナ州立大学の共著者エフゲニャ・シュコルニク氏は述べた。長年磁場を研究してきた大学。

この天体は、ハワイからドイツまで伸びる 39 個の電波受信アンテナのネットワークを使用して、1 つの大きな電波望遠鏡として機能して詳しく調べられました。

電波受信アンテナのネットワークは、米国の NRAO とドイツのマックス プランク電波天文学研究所が運営するエッフェルスベルク電波望遠鏡によって調整されています。

結果は Nature 誌に掲載されました。

研究概要:

放射線帯は、地球、木星、土星、天王星、海王星などの大規模な太陽系惑星磁気圏のすべてに存在します1。 エネルギーが最大数十 MeV に達する相対論的粒子が存在するこれらの永続的な赤道領域は、惑星の半径の 10 倍を超えて広がり、徐々に変化する電波放射を放出し 2-4 、接近する衛星の表面化学に影響を与える可能性があります 5。 最近の観測では、超低温矮星として総称される非常に低質量の星や褐色矮星が、大規模な磁気圏流9-11から周期的にバーストするオーロラ6-8などの惑星のような電波放射を生成できることが実証されている。 また、実験的な多波長フレア関係 8,15 からは逸脱しているにもかかわらず、低レベルのコロナフレア 14,15 を追跡するという仮説が立てられた、ゆっくりと変化する静止電波放射 7,12,13 も示しています。 今回我々は、超低温矮星LSR J1835+3259の8.4 GHzでの高解像度イメージングを紹介し、その静止電波放射が空間的に分解され、形態が木星の輻射帯と同様の二重葉状で軸対称な構造をたどることを実証した。 最大 18 個の超低温矮星の半径が 2 つのローブを分離しており、これらのローブは 1 年以上にわたる 3 回の観測で安定して存在しています。 LSR J1835+3259 の磁気双極子によって閉じ込められたプラズマの場合、木星の放射線帯と一致する 15 MeV の電子エネルギーが推定されます 4。 私たちの結果は、恒星の質量系列の両端にある放射線帯に関する最近の予測を裏付けるものであり、褐色矮星 7、完全対流型 M 矮星 20、および大質量星 18 からの非熱的静止電波放射の生成における回転磁気双極子のより広範な再検討を裏付けるものである。 ,21