Detectando campos magnéticos en exoplanetas

Unos astrónomos han encontrado la evidencia más sólida hasta ahora de actividad magnética en mundos de fuera de nuestro sistema solar.

El campo magnético de la Tierra actúa como un escudo: ayuda a impedir que la radiación cósmica arrastre nuestra atmósfera al espacio, permitiendo que el planeta siga siendo habitable. Los campos magnéticos también están presentes en otros planetas de nuestro sistema solar, como Júpiter y Saturno. Sin embargo, nadie había logrado medir directamente la intensidad de los campos magnéticos de planetas fuera de nuestro sistema solar… hasta ahora.

El logro se ha alcanzado en un estudio cuya primera firmante es Julia Seidel, astrónoma del Observatorio de la Costa Azul en Francia.

No obstante, el objetivo principal del equipo no era medir campos magnéticos, sino estudiar los vientos. Los investigadores analizaron la velocidad de los vientos en siete exoplanetas (planetas de fuera de nuestro sistema solar) que orbitan en torno a distintas estrellas, Estos planetas son gigantes gaseosos similares a Júpiter, pero ubicados muy cerca de sus estrellas anfitrionas y gravitacionalmente acoplados a ellas (al igual que siempre vemos la misma cara de la Luna desde la Tierra, estos planetas también mantienen una misma cara hacia su estrella anfitriona). Esta sincronización entre rotación y traslación produce que tengan un lado diurno abrasador y un lado nocturno gélido. La enorme diferencia de temperatura genera un clima completamente diferente al de nuestro planeta, con vientos extremadamente intensos. En la muestra estudiada, las velocidades oscilaron entre unos 7.200 kilómetros por hora y más de 25.000 kilómetros por hora. En comparación, los vientos más rápidos medidos en Júpiter alcanzan velocidades de unos 1.500 kilómetros por hora.

Para realizar estas mediciones, el equipo utilizó datos del instrumento MAROON-X del telescopio Gemini Norte en Hawái, que forma parte del Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) y gestionado por el NOIRLab de la NSF. También utilizaron datos del instrumento ESPRESSO del conjunto VLT de telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO) en el desierto de Atacama, en Chile. Estos instrumentos de alta resolución permitieron medir la velocidad del viento mediante el análisis de la firma espectral de distintas sustancias químicas y el seguimiento de sus movimientos a través de las atmósferas de los júpiteres ultracalientes.

“La estabilidad de MAROON-X lo convierte en una herramienta muy poderosa para detectar los sutiles movimientos de planetas del tamaño de la Tierra alrededor de otras estrellas y para dar seguimiento a los cambios en las atmósferas de los exoplanetas a lo largo de su órbita”, explica Andreas Seifahrt, Director Adjunto de Desarrollo del Observatorio Gemini y coautor del estudio. “El descubrimiento inesperado que surgió al estudiar los vientos de estos siete júpiteres ultracalientes demuestra que todavía queda mucho por aprender de estos datos. MAROON-X ofrece capacidades excepcionales para este tipo de estudios”.

Al analizar cómo cambiaban las velocidades del viento según la temperatura de cada planeta, los investigadores encontraron un patrón muy intrigante: mientras más caliente era el planeta, más lentos parecían ser sus vientos. “Esto es completamente contrario a lo que esperaríamos, ya que, en igualdad de condiciones, ¡los planetas más calientes tienen más energía para acelerar los vientos! Algo debe estar frenando la velocidad del viento en los objetos más calientes”, señala Vivien Parmentier, del Laboratorio Lagrange en el Observatorio de la Costa Azul y miembro del equipo de investigación.

El equipo llegó a la conclusión de que la explicación más convincente para este fenómeno es la presencia de campos magnéticos que cubren todo el planeta. Estos campos pueden actuar como una especie de freno, ralentizando el movimiento de las partículas cargadas en la atmósfera.

Esta ilustración artística muestra la actividad magnética alrededor de un exoplaneta del tipo júpiter caliente. Los júpiteres calientes tienen un lado que siempre está orientado hacia su estrella anfitriona y es abrasador, mientras que el otro lado es más frío. La marcada diferencia de temperatura entre ambos lados genera fuertes vientos que soplan desde el lado diurno hacia el lado nocturno. El campo magnético del planeta, que se muestra aquí con líneas azules, puede frenar estos vientos. (Imagen: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / M. Garlick. CC BY)

Con los datos obtenidos, los investigadores pudieron estimar la intensidad del campo magnético de cada planeta estudiado. Los resultados indican que estos campos magnéticos tienen intensidades comparables a las observadas en nuestro sistema solar: aproximadamente cuatro veces más intensos que el campo magnético de Saturno o cerca de la mitad de la intensidad del de Júpiter.

Sin embargo, la influencia de estos intensos campos magnéticos podría abarcar en estos mundos lejanos mucho más que los vientos. “En la Tierra, conocemos la belleza de las auroras boreales y australes, donde las partículas del Sol chocan con nuestro campo magnético y son guiadas hacia los polos, donde colisionan con los gases de la atmósfera y producen espectáculos de luces verdes, rosadas y moradas”, explica Bibiana Prinoth, coautora del estudio, antes estudiante de doctorado en la Universidad de Lund (Suecia) y actualmente astrónoma del ESO en Garching (Alemania). En los exoplanetas estudiados, las auroras impulsadas por campos magnéticos podrían ser aún más espectaculares.

El estudio se titula “Magnetic field strengths of hot giant exoplanets consistent with Solar System values”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Astronomy. (Fuente: Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) / Carolina Vargas)