Voor het eerst stralingsgordel waargenomen buiten het zonnestelsel

Astronomen hebben een stralingsgordel waargenomen rond een koele rode dwerg ster. Het is de eerste stralingsgordel gezien buiten ons zonnestelsel.

Astronomen hebben voor het eerst een stralingsgordel buiten het zonnestelsel waargenomen, waarbij hoogenergetische deeltjes gevangen in een magnetisch veld, in beeld zijn gebracht rond een ultrakoele dwergster op ongeveer 18 lichtjaar van de Aarde.

De nieuwe stralingsgordel is tweelobbig, net als de stralingsgordels die Jupiter, de grootste planeet in ons zonnestelsel, omringen. Maar als de stralingsgordel van de dwergster naast die van Jupiter zou worden geplaatst dan zou die 10 miljoen keer helderder zijn.

De straling is in de vorm van aanhoudende, intense radio-emissies. Beeldvorming onthulde de aanwezigheid van een wolk van hoogenergetische elektronen gevangen in et magnetische veld van de dwergster die bekend staat als LSR J1835+3259.

Zoals de onderzoekers zeggen brengen ze eigenlijk de magnetosfeer van de ster in beeld door het radio-emitterende plasma – zijn stralingsgordel – te observeren. Dat is nog nooit eerder gedaan voor iets ter grootte van een gasreuzenplaneet buiten ons zonnestelsel.

Het beeld werd door het team onder leiding van Melodie Kao van de universiteit van Californië in Sante Cruz, vastgelegd met behulp van een netwerk van 39 radiotelescopen die samen een enkele virtuele telescoop vormen, de High Sensitivity Array.

LSR J1835+259 was het enige object buiten het zonnestelsel waarvan de onderzoekers zeker wisten dat het met voldoende detail kon worden waargenomen om de stralingsgordels op te lossen. En omdat de dwergster een massa heeft die ligt tussen lichte sterren en bruine dwergen – objecten die vaak “mislukte sterren” worden genoemd omdat ze niet de massa hebben die nodig is om kernfusie in hun kernen op gang te brengen – zouden de nieuwe waarnemingen astronomen kunnen helpen bij het vinden van de scheidslijn tussen kleine sterren en grote planeten.

Hoewel het ontstaan van sterren en planeten verschillend kan zijn, kan de fysica binnenin erg op elkaar lijken in dat papperige deel van het massacontinuüm dat lichte sterren verbindt met bruine dwergen en gasreuzenplaneten, aldus de onderzoekers.

Sterke magnetische velden vormen een magnetische luchtbel rond een planeet, een zogenaamde magnetosfeer, die geladen deeltjes kan vasthouden en versnellen tot snelheden die die van licht kunnen benaderen. Veel planeten in het zonnestelsel hebben magnetosferen, net als de Zon. Zelfs één maan in het zonnestelsel, de enorme Jupitermaan Ganymedes, heeft een magnetosfeer.

Magnetosferen hebben echter verschillende sterktes en verschillende kernmerken. De magnetosfeer van Mercurius, de planeet die het dichtst bij de Zon staat, heeft bijvoorbeeld slechts ongeveer 1% van de sterkte van het magnetische veld van de Aarde. Ons magnetisch veld is sterk genoeg om de atmosfeer en het leven op de planeet te beschermen tegen hoogenergetische geladen deeltjes van de Zon. Na de Zon heeft Jupiter het sterkste magnetische veld in het zonnestelsel.

Alle planeten in het zonnestelsel met magnetische velden hebben ook stralingsgordels die bestaan uit gevangen hoogenergetische geladen deeltjes, om hen heen. Terwijl de stralingsgordels van de Aarde bekend als de Van Allen-gordels, donutvormige banden zijn van hoogenergetische deeltjes van de zonnewind, is het merendeel van de deeltjes die worden vastgehouden door magnetische velden rond Jupiter, die dubbele lobvormige stralingsgordels creëren, afkomstig van zijn vulkanische maan Io.

Ongeacht hun oorsprong worden deze gevangen deeltjes door magnetische velden afgebogen naar de polen van de planeten, waardoor aurora’s ontstaan. Op Aarde nemen deze hier de vorm aan van het noorderlicht en zuiderlicht oftewel aurora borealis en aurora australis.

Het beeld van LSR J1835+3259. Gemaakt door Kao en haar team, markeert ook de eerste keer voor een object buiten ons zonnestelsel dat de locatie van de aurora van een object en die van zijn stralingsgordels met succes is gedifferentieerd.

Aurora’s kunnen worden gebruikt om de sterkte van magnetosferen te meten, zo niet hun vorm, dus de bevindingen kunnen helpen bij het bepalen van de sterkte van de magnetische velden van andere dwergsterren, iets dat momenteel grotendeels onbekend is. Het opbouwen van het theoretische begrip van de magnetische velden van deze objecten met een gemiddelde massa zou op zijn beurt licht kunnen werpen op de magnetosferen van exoplaneten.

“Nu we hebben vastgesteld dat dit specifieke soort stationaire, lage-radio-emissie stralingsgordels in de grootschalige magnetische velden van deze objecten opspoort, kunnen we, wanneer we dat soort emissie zien van bruine dwergen – en uiteindelijk van gasreuzen – met meer zekerheid zeggen dat ze waarschijnlijk een groot magnetisch veld hebben, ook al is onze telescoop niet groot genoeg om de vorm ervan te zien,” aldus Kao.

Omdat de magnetosfeer van de Aarde zo cruciaal is geweest om het leven op onze planeet te beschermen en te laten evolueren, denken wetenschappers dat magnetische velden rond exoplaneten de sleutel kunnen zijn om de bewoonbaarheid van werelden buiten het zonnestelsel te begrijpen.

“Dit is een cruciale eerste stap in het vinden van veel meer van dergelijke objecten en het aanscherpen van onze vaardigheden om naar steeds kleinere magnetosferen te zoeken, zodat we uiteindelijk die van potentieel bewoonbare planeten ter grootte van de Aarde kunnen bestuderen”, aldus Evgenya Skolnik, hoogleraar astrofysica aan de Arizona State University.

Het onderzoek werd afgelopen week in het tijdschrift Nature gepubliceerd.

Eerste publicatie: 18 mei 2023
Bron: space.com & anderen