Come rilevare i campi magnetici intorno agli esopianeti
Immagine artistica di un “gioviano caldo” in transito davanti alla sua stella.
I campi magnetici svolgono un ruolo importante, anche se a volte sottovalutato, nei sistemi planetari. Senza un forte campo magnetico, i pianeti possono diventare desolate lande aride come Marte, oppure possono influenzare indirettamente tempeste di grande intensità, come si può osservare su Giove.
Tuttavia, la nostra comprensione dei campi magnetici planetari è limitata agli otto pianeti del nostro sistema solare, poiché non abbiamo ancora raccolto molti dati sui campi magnetici degli esopianeti. Secondo un nuovo articolo pre-pubblicato da un gruppo di ricercatori provenienti da Europa, Stati Uniti, India ed Emirati Arabi Uniti, questa situazione potrebbe presto cambiare.
Secondo l'articolo, ci sono due modi principali in cui gli scienziati potrebbero raccogliere dati sui campi magnetici degli esopianeti. Il primo è il rilevamento diretto utilizzando due “effetti” noti come effetti Hanle e Zeeman. L'altro è indiretto e utilizza i “punti caldi” nell'atmosfera di una stella ospite.
Il lavoro è pubblicato sul server di preprint arXiv.
Per il rilevamento diretto, un osservatorio dovrebbe catturare i fotoni che attraversano l'atmosfera del pianeta mentre questo è in transito. Dato che i transiti sono uno dei modi principali per rilevare gli esopianeti, dovrebbero esserci molti dati su questi eventi. Una volta ottenuti questi fotoni, i ricercatori potrebbero analizzarli per individuare gli effetti Hanle e Zeeman.
L'effetto Hanle si verifica quando la luce viene influenzata da un campo magnetico, in particolare da uno perpendicolare alla linea di vista. Questi fasci di luce polarizzata possono essere assorbiti dagli atomi di elio presenti nell'atmosfera del pianeta, creando una linea spettrografica chiara al “tripletto He I 1083”. È importante sottolineare che questo effetto si verifica anche in presenza di campi magnetici relativamente deboli, quindi potrebbe essere utilizzato per sondare campi magnetici ancora più deboli di quello terrestre, anche se l'orientamento del campo gioca un ruolo importante nella forza che è in grado di misurare.
La polarizzazione gioca un ruolo anche nell'effetto Zeeman, ma invece della polarizzazione lineare in un determinato orientamento, l'effetto Zeeman considera la polarizzazione circolare invece di quella lineare utilizzata nell'effetto Hanle. La luce che attraversa il campo magnetico di un esopianeta potrebbe essere polarizzata circolarmente dalle linee del campo magnetico che puntano lungo la linea di vista dell'osservatorio, il che si integra perfettamente con le linee del campo magnetico perpendicolari che causano l'effetto Hanle.
La combinazione di questi due effetti può fornire un quadro relativamente chiaro della forza e dell'orientamento del campo magnetico di un esopianeta. Un ulteriore vantaggio è che, poiché utilizzano misurazioni differenziali, è facile rimuovere dati potenzialmente confondenti come i fotoni provenienti dalla stella ospite stessa. Tuttavia, poiché questi fotoni devono attraversare l'atmosfera dell'esopianeta, non sono molto numerosi, quindi questa tecnica funziona solo con pianeti più grandi che si trovano vicini alla loro stella ospite.
Anche i metodi indiretti richiedono che i pianeti ospiti siano vicini alla loro stella, ma per un motivo diverso. Essi identificano i punti caldi stellari che sono la manifestazione delle interazioni del campo magnetico tra la stella e il pianeta. Il pianeta, la cui dimensione non è così importante in questo scenario, deve essere abbastanza vicino alla sua stella ospite da trovarsi all'interno della sua superficie di Alfvén, uno spazio definito dall'area in cui si suppone che avvengano le interazioni magnetiche tra stella e pianeta.
Anche Mercurio non si trova all'interno della superficie di Alfvén del nostro Sole, che in genere si trova tra 10 e 20 raggi solari dalla superficie della stella. Tuttavia, poiché la maggior parte degli esopianeti scoperti orbita molto vicino alla propria stella madre, ciò non rappresenta necessariamente uno svantaggio. Questa tecnica presenta però altri svantaggi, come cercare di distinguere se l'attività magnetica che causa il punto caldo proviene da un pianeta o da qualche altro sistema dinamico nel campo magnetico della stella stessa.
In definitiva, sono necessarie ulteriori ricerche scientifiche e quindi più dati. Gli autori sperano che future missioni come l'Habitable Worlds Observatory (HWO) saranno in grado di raccogliere il tipo di dati necessari per analizzare questi potenziali campi magnetici. Ciò non significa che gli osservatori attuali non possano svolgere un lavoro preliminare con campi magnetici forti, ma dato che l'HWO non sarà lanciato prima di almeno altri 15 anni, potrebbe volerci un po' di tempo prima di poter comprendere veramente i campi magnetici dei pianeti al di fuori del nostro sistema.