天文学家发现外星世界磁场的最有力证据|天文学家|太阳系|恒星|磁场|系外行星

天文学家找到外星世界磁场存在的有力证据

这幅插图展示了一颗系外行星的磁活动。这颗行星是类似木星的气态巨行星，但它离其主星非常近且被潮汐锁定。ESO/M. Kornmesser、L. Calçada

研究几颗剧烈加热的系外行星大气层的天文学家发现了一种意想不到的模式，这种模式可能揭示这些遥远星球的一种隐藏特性。

天文学家迄今为止发现了最清晰的证据，表明太阳系外的一些行星拥有磁场。通过测量七颗极热气态巨行星的大气风，研究人员发现了磁场正在塑造这些遥远星球环境的迹象。

这项研究使用了欧洲南方天文台甚大望远镜（ESO的VLT）和北双子座望远镜的观测数据。研究结果表明，磁场正在控制这些行星的强风，并首次提供了系外行星磁场强度的可靠测量数据。

这一突破为系外行星研究打开了一扇全新的窗口。这是我们首次能够比较其他星球的磁环境——这是朝着最终理解哪些行星能够维持生命、保留水分，甚至有朝一日可能孕育我们所熟知的生命迈出的关键一步，法国蔚蓝海岸天文台拉格朗日实验室的天文学家、发表于《自然天文学》的这项研究的主要作者朱莉娅·赛德尔表示。

一项长期寻求的系外行星测量

磁场在塑造行星环境方面发挥着重要作用。在地球上，磁场与大气相互作用，帮助保护地球免受有害带电粒子的侵害。太阳系中的其他行星，包括木星和土星，也有磁场。

尽管经过多年研究，科学家们仍无法直接测定系外行星上的磁场强度。这一挑战长期以来一直未能解决。

有趣的是，研究人员最初并非在寻找磁场。他们的目标是研究围绕不同恒星运行的七颗巨行星大气中的风。这些行星与木星相似，但轨道离其恒星近得多，并且处于潮汐锁定状态，这意味着它们的一面始终朝向恒星。

就像月球总是以同一面朝向地球一样，这些行星有着永久的昼夜半球。一个半球被强烈加热，而另一个则保持寒冷得多。这种极端的温度差异造就了不寻常的天气模式和异常强劲的风。

极端风力揭示出一种意想不到的模式

研究团队测得的风速范围约为每小时7200公里（每小时4475英里）到每小时25000多公里（每小时15535英里）。相比之下，木星已知的最快风速约为每小时1500公里（每小时930英里）。

“一开始我们着手验证大气风在所有热行星上的表现是否相同，”曾在智利欧洲南方天文台（ESO）工作的天文学家塞德尔解释道。

研究人员分析了来自智利阿塔卡马沙漠欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）上的ESPRESSO仪器，以及美国夏威夷双子座北望远镜上的类似仪器的数据。（VLT是欧洲南方天文台的望远镜，而双子座北望远镜是国际双子座天文台的一部分，该天文台部分由美国国家科学基金会（NSF）资助，由NSF NOIRLab运营。）

当他们将风速与行星温度进行比较时，出现了一个意想不到的趋势。风速并没有加快，反而随着温度的升高而减慢。

“这完全违反直觉，因为在其他条件相同的情况下，炎热的行星有更多能量来加速风——一定有某种因素导致较热天体的风速减慢，”该研究的合著者、拉格朗日实验室教授维维安·帕门捷尔说。

磁场作为行星制动器

研究者们得出结论，最可能的解释是全球磁场的存在。这些磁场能够与行星大气中的带电粒子相互作用，减少它们的运动并有效减缓大气环流。

利用这一效应，研究团队估算了每颗行星的磁场强度。结果显示，这些行星的磁场强度与太阳系中的巨行星相当，大约是土星磁场强度的四倍，或者约为木星磁场强度的一半。

研究结果还表明，磁场的影响可能远不止于大气风。