science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Variabele winden op hete gigantische exoplaneet helpen bij het bestuderen van magnetisch veld

Deze afbeelding toont magnetische veldlijnen in de atmosfeer van een hete gigantische exoplaneet. Tijdsopname van magnetische veldlijnen in de numerieke simulatie van een hete atmosfeer van een gigantische exoplaneet (een model van HD209458 b, maar met een temperatuurstructuur vergelijkbaar met HAT-P-7 b). Magnetische veldlijnen hebben een kleurcode om het azimutale (toroïdale) magnetische veld weer te geven, waarbij blauw een negatief gericht veld voorstelt (verzadigd bij − 50 G) en magenta een positief gericht veld voorstelt (verzadigd bij 50 G), met groen en geel variërend van − 5 tot 5 G, respectievelijk. Het uitkijkpunt kijkt uit op de terminator aan de oostzijde.

Senior wetenschapper Tamara M. Rogers van het Planetary Science Institute heeft ontdekt dat aanzienlijke variabiliteit in de winden op de hete gigantische exoplaneet HAT-P-7b te wijten is aan magnetisme, en gebruikte die metingen om een ​​nieuwe methode te ontwikkelen om het magnetische veld van een dergelijk object te beperken.

HAT-P-7b werd in 2008 ontdekt door NASA's Kepler-missie. Het is bijna 40 procent groter en bijna 80 procent massiever dan Jupiter. Het draait om de paar dagen om zijn ster, en is zo dichtbij dat de dagtemperatuur 2 kan zijn, 200 graden Kelvin (3, 500 graden Fahrenheit) met een nachtzijde 1, 000 Kelvin (1, 340 graden Fahrenheit) koeler.

Dit sterke dag-nacht temperatuurverschil zorgt voor sterke oostenwinden in de atmosfeer en verschuift de heetste temperatuur weg van het punt direct onder de ster aan de dagzijde. Echter, deze hotspot verschuift in de loop van de tijd aanzienlijk - zelfs aan de westkant van het substellaire punt. Dit betekent dat ook de wind sterk verandert.

"De extreme temperaturen van HAT-P-7b ioniseren alkalimetalen zoals lithium, natrium, en kalium, wat resulteert in de koppeling van de atmosfeer aan een diepgeworteld magnetisch veld. Magnetische krachten kunnen dan de sterke oostenwinden verstoren, wat leidt tot variabele en zelfs tegengesteld gerichte winden, ' zei Rogers.

Rogers gebruikte een hydrodynamisch model van de atmosfeer in combinatie met een magnetohydrodynamisch (MHD) model om de waargenomen variaties in de hotspotlocatie te reproduceren, waardoor een minimumwaarde voor de sterkte van het magnetische veld van deze planeet op zes keer die van de aarde wordt ingesteld.

"Lange tijdlijn of meerdere tijdperkobservaties van hete fasekrommen van gigantische exoplaneten in combinatie met MHD-modellen van de atmosferen van deze planeten, kan worden gebruikt om beperkingen op te leggen aan de magnetische veldsterkten van andere hete gigantische exoplaneten, Rogers zei. "Dit zal nieuwe inzichten opleveren in de dynamotheorie, planetaire evolutie en interpretaties van ster-planeet magnetische interacties."

Rogers' paper "Constraints on the magnetic field strengths of HAT-P-b and other hot giant exoplanets" verschijnt in Nature Astronomy.