系外行星首度证实拥有磁场:热木星风速反常「刹车」揭开 7 颗气态巨行星磁层
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系外行星首度证实拥有磁场:热木星风速反常「刹车」揭开 7 颗气态巨行星磁层

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系外行星首度证实拥有磁场:热木星风速反常「刹车」揭开 7 颗气态巨行星磁层

摘要: 一个由欧洲南方天文台(ESO)牵头的国际团队借助甚大望远镜(VLT)与北双子望远镜,测量了 7 颗热木星型系外行星大气中的风速,意外发现风速与行星温度呈反比——这与「越热则风越快」的物理直觉相悖。团队推断,行星全球磁场对带电粒子产生了「刹车」效应,使得风速被磁层抑制。这一结果使科学家首次直接测量到系外行星的磁场强度,约为土星的 4 倍、木星的一半。该研究将行星宜居性研究从「公转轨道—大气」维度扩展到「磁层屏蔽」维度。

艺术家对热木星型系外行星的想象图:行星被潮汐锁定,永远以同一面朝向宿主恒星,巨大的温度梯度驱动剧烈大气环流。

ESO 团队成员、Laboratoire Lagrange 天文学家 Julia Seidel 表示:「这一突破为系外行星研究打开了一扇全新窗口。这是我们首次能够比较其他世界的磁环境——这是理解哪些行星能够长期保持液态水、维持生命的关键一步。」

观测对象是 7 颗被宿主恒星潮汐锁定的热木星:它们始终以同一面朝向恒星,「昼面」被持续烘烤,「夜面」则面对深空,由此形成巨大的温度梯度。研究团队原计划只是比较不同热木星之间的大气风速是否一致,但意外发现「越热反而风越慢」这一反常规律。

团队成员 Vivien Parmentier 解释:「这完全违反直觉——按理说,行星温度越高,应当有更多能量来加速风。但观测显示对最热的天体而言风速反而被压慢,必然存在某种机制在为风减速。」

研究团队推断,这种「刹车」机制正是全球磁场。带电粒子在磁场中受洛伦兹力约束,磁场强度越大,对大气的拖曳效应越显著。通过对比风速—温度关系,团队反推出这 7 颗系外行星的磁场强度约为土星的 4 倍、木星的一半。

由于地球的磁层保护了大气和水不被太阳风剥离,磁场的存在也被视为行星长期宜居的关键要素之一。该研究将系外行星宜居性研究从「公转轨道—大气」维度扩展到「磁层屏蔽」维度。团队成员、ESO 博士生 Bibiana Prinoth 补充道:「我喜欢想象,在这些系外行星上,极光或许比地球的极光还要壮观——那里的磁层更强、恒星风的轰击也更猛烈。」

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Contributors: Ou Yang Jiahong
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