天文学家首先计算了热木星系外行星的磁活动

根据天体物理学家团队的一项新研究，靠近其他恒星运行的气体巨行星具有强大的磁场，比我们自己的木星强很多倍。这是第一次根据观察结果计算出这些油田的强度。

该团队由科罗拉多大学的Wilson Cauley领导，还包括亚利桑那州立大学地球与太空探索学院的副教授Evgenya Shkolnik。其他研究人员是北亚利桑那大学的Joe Llama和意大利卡塔尼亚天体物理观测台的Antonino Lanza。他们的报告于7​​月22日在“ 自然天文学”上发表。

“我们的研究是第一次使用观测信号来推导系外行星磁场领域的优势，”什科利尼克说。“这些信号似乎来自恒星磁场与紧密轨道行星之间的相互作用。”

许多世界

自1988年以来，已经发现了超过3,000个包含超过4,000个行星的系外行星系统。这些恒星系统中有许多包括天文学家所谓的“热木星”。这些巨大的气体行星被认为像太阳的木星一样，但是它们在近距离的轨道上运行，通常是恒星直径的五倍左右，或者是月球与地球距离的大约20倍。

这样的行星在它们的恒星磁场内很好地行进，行星场和恒星之间的相互作用可以是连续的和强大的。

这个例子显示了一颗热的木星绕着一颗红矮星旋转，这两颗恒星的磁场相互作用，在恒星上产生活动。天体物理学家利用这种活动来计算四个热木星星球系统的场强。图片来源：NASA，ESA和A. Schaller(STScI)

该团队表示，以前的研究已经对系外行星磁场设置了上限，例如通过无线电观测或纯粹来自理论。

“我们将来自磁星 - 行星相互作用的恒星发射的增加与物理理论相结合，以计算四个热木星的磁场强度，”主要作者Cauley说。

该团队发现的磁场强度范围从20到120?高斯。相比之下，木星的磁场强度为4.3高斯，地球的场强仅为半高斯，尽管这足以在全球范围内定位罗盘。

触发活动

天体物理学家在夏威夷和法国使用望远镜获取四个热木星母星中离子化钙(Ca II)发射的高分辨率观测结果。发射来自恒星的热的磁加热色球层，在较冷的恒星表面上方有一层薄薄的气体。观察结果让团队计算出恒星钙排放中释放的能量。

Shkolnik说：“我们使用功率估算来计算行星的磁场强度，使用行星的磁场如何与恒星磁场相互作用的理论。”

热木星(红点)是类似于我们木星的大型行星，但它们靠近它们的恒星运行。四个热木星的磁场强度远大于地球，土星，天王星或海王星 - 甚至是木星本身。左侧刻度以高斯显示场强，底部刻度显示天文单位中恒星的轨道距离; 地球绕太阳运行1 AU。图片来源：Wilson Cauley /科罗拉多大学

考利解释说，“磁场似乎处于低能量状态。如果像橡皮筋那样扭曲或拉伸磁场，就会增加磁场中储存的能量。” 热木星的轨道非常靠近它们的母恒星，所以行星的磁场可以扭转和拉伸恒星的磁场。

“当发生这种情况时，”考利说，“当两个场重新连接时，能量就会被释放，这会加热恒星的大气层，增加钙的排放。”

深入探讨

天体物理学家怀疑，热的木星会像我们自己的木星一样，在它们内部深处产生磁场。新的观测结果首次探讨了这些大质量行星的内部动力学。

“这是基于观测结果对这些行星的磁场强度的第一次估计，因此它是我们知识的巨大跳跃，”Shkolnik指出。“它让我们更好地了解这些行星内部正在发生的事情。”

她补充说，它还应该帮助那些模拟热木星内部动力学的研究人员。“我们对他们的磁场 - 或任何其他系外行星磁场一无所知 - 现在我们估计了四个实际系统。”

该模拟显示了热木星的磁场如何与其主星的磁场相互作用。新的研究发现这种相互作用得到了增强，因为至少有四个热木星具有比以前想象的更大的计算磁场强度。图片来源：Antoine Strugarek / CEA Saclay /UniversitédeMontréal

令人惊讶的强大

该团队表示，考虑到地球的自转和年龄，这些领域的优势比人们预期的要大。行星磁场的标准发电机理论预测采样行星的场强比团队发现的要小得多。

相反，观测结果支持这样的观点，即行星磁场取决于通过行星内部的热量。因为它们从它们的恒星吸收了大量额外的能量，所以热木星应该具有比具有相似质量和旋转速率的行星更大的磁场。

“我们很高兴看到场值的大小与内部热通量理论所预测的相当，”Shkolnik说。“这也可能有助于我们更清楚地了解温带岩石行星周围的磁场。”