太陽系外で初めて放射線帯が確認される

天文学者らは、超低温の矮星の周囲に放射線帯を観測したが、これは太陽系の外で初めて観測されたものだ。

天文学者らは、太陽系の外側にある放射線帯を初めて観測し、地球から約18光年離れた超低温の矮星の周りの磁場に捕らえられた高エネルギー粒子を画像化した。

新たに発見された放射線帯は、太陽系最大の惑星である木星を取り囲む放射線帯と同様に、二重の葉状になっている。 しかし、もし矮星の放射線帯が木星の放射線帯の隣に配置されれば、それは1000万倍明るくなるでしょう。

放射線は持続的で強力な電波放射の形をしています。 画像化により、LSR J1835+3259として知られる、矮星の磁場に捕らえられた高エネルギー電子の雲の存在が明らかになった。

研究主著者でカリフォルニア大学サンタクルーズ校博士研究員のメロディー・カオ氏は声明で、「私たちは実際に、磁気圏にある放射線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で、ターゲットの磁気圏を画像化している」と述べた。 「私たちの太陽系の外にある巨大ガス惑星ほどの大きさのものに対して、このようなことはこれまでに行われたことがありません。」

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この画像は、高感度アレイと呼ばれる単一の仮想望遠鏡を形成するために結合された 39 台の電波望遠鏡のネットワークを使用してチームによって撮影されました。

LSR J1835+3259 は、太陽系外でその放射線帯を解明できるほど詳細に観測できると花王が確信した唯一の天体でした。 そして、矮星は低質量星と褐色矮星の間にある質量を持っているため（核融合を開始するのに必要な質量が不足しているため、しばしば「失敗星」と呼ばれる天体）、新たな観測は天文学者が発見するのに役立つ可能性がある。小さな星と大きな惑星の境界線。

「星や惑星の形成は異なる場合がありますが、低質量星と褐色矮星や巨大ガス惑星を結ぶ質量連続体のどろどろした部分では、その内部の物理学は非常に似ている可能性があります」とカオ氏は述べた。

強力な磁場は惑星の周りに磁気圏と呼ばれる磁気バブルを形成し、荷電粒子を捕らえて光速に近い速度まで加速することができます。 太陽系の多くの惑星には、太陽と同様に磁気圏があります。 太陽系の衛星である巨大な木星の衛星ガニメデにも磁気圏があります。

ただし、磁気圏にはさまざまな強度とさまざまな特性があります。 たとえば、太陽に最も近い惑星である水星の磁気圏は、地球の磁気バブルの約 1% しか強度がありませんが、これは太陽からの高エネルギーの荷電粒子から地球の大気と生命を守るのに十分な強度です。 太陽に次いで、木星は太陽系で最も強い磁場を持っています。

磁場のある太陽系のすべての惑星には、その周囲に閉じ込められた高エネルギーの荷電粒子からなる放射線帯があります。 ヴァン・アレン帯として知られる地球の放射線帯は、太陽風からの高エネルギー粒子のドーナツ型の帯ですが、木星の周りの磁場に捕らえられた粒子の大部分は、二重のローブ状の放射線帯を形成しており、その火山から来ています。月イオ。

起源に関係なく、これらの捕捉された粒子は磁場によって惑星の極に向かって偏向され、オーロラを生成します。 地球上では、これらは北極光と南極光、またはそれぞれ北極オーロラと南極オーロラの形をとります。

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花王氏とそのチームが撮影したLSR J1835+3259の画像は、太陽系外の天体において、物体のオーロラの位置とその放射線帯の位置を区別することに初めて成功したことを示している。

オーロラは、その形状ではないにしても、磁気圏の強さを測定するために使用できるため、この発見は、現在ほとんど知られていない他の矮星の磁場の強さを決定するのに役立つ可能性があります。 これらの中間質量天体の磁場の理論的理解を構築することで、系外惑星の磁気圏に光を当てることができる可能性があります。

「この特定の種類の定常状態の低レベル電波放射が、褐色矮星から、そして最終的にはガスからのその種の放射を見ると、これらの天体の大規模な磁場の中の放射線帯を追跡することが証明されたので、たとえ私たちの望遠鏡がその形を見るのに十分な大きさではなかったとしても、それらはおそらく大きな磁場を持っているともっと自信を持って言えます」とカオ氏は語った。

地球の磁気圏は、地球上の生命を保護し、進化させる上で非常に重要であるため、科学者たちは、系外惑星の周囲の磁場が太陽系外の世界の居住可能性を理解する鍵となる可能性があると理論化しています。

研究共著者の天体物理学者エフゲニヤ・シュコルニク氏は、「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く上で重要な第一歩であり、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」と述べた。アリゾナ州立大学の教授も同じ声明で述べた。

研究チームの研究は、月曜日（5月15日）に雑誌『Nature』に掲載された。

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Robert Lea は英国の科学ジャーナリストであり、Physics World、New Scientist、Astronomy Magazine、All About Space、Newsweek、ZME Science に記事を掲載しています。 彼はまた、エルゼビアと欧州物理学ジャーナルで科学コミュニケーションについて執筆しています。 ロブは、英国のオープン大学で物理学と天文学の理学士号を取得しています。 Twitter @sciencef1rst で彼をフォローしてください。

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