天文学家发现外星世界磁场的最强证据

这幅插图展示了一颗系外行星的磁活动。这颗行星是像木星一样的气态巨行星，但它离其宿主恒星非常近，并且处于潮汐锁定状态。ESOM.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。

天文学家已发现迄今为止最明确的证据，表明一些太阳系外行星拥有磁场。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。

这项研究利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，磁场正控制着这些行星的强风，这是首次对外行星磁场强度进行可靠测量。

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，甚至可能在未来孕育我们所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塞德尔说。

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，磁场与大气层相互作用，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，也拥有磁场。

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。这一挑战至今仍是未解难题。

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。其中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会形成不寻常的天气模式和异常强劲的风。

极端风揭示出一种意想不到的模式

研究团队测量到的风速范围约为7200公里小时（4475英里小时）至25000多公里小时（15535英里小时）。相比之下，木星已知的最快风速约为1500公里小时（930英里小时）。

一开始，我们着手研究所有热行星的大气风是否表现出相同的行为，曾在智利欧洲南方天文台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ESO的望远镜，而双子座北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的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，炎热的行星拥有更多能量来加速风一定有某种因素导致更热的天体风速减慢，该研究的合著者、拉格朗日实验室教授维维安帕芒蒂埃说。

磁场作为行星的刹车

研究人员得出结论，最可能的解释是存在全球性的磁场。这些磁场会与行星大气中的带电粒子相互作用，减缓其运动并有效减慢大气环流。

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，这些行星的磁场与太阳系中的巨行星磁场相当，强度大约是土星的四倍，或者约为木星的一半。

研究结果还表明，磁场的影响可能远不止大气风。

在地球上，我们都知道北极光和南极光的美丽——来自太阳的粒子撞击地球磁场，被引导向两极，与大气中的气体碰撞，产生绿色、粉色和紫色的绚丽景象，该研究的合著者BibianaPrinoth解释道。她曾是瑞典隆德大学的博士生，现在是德国加兴欧洲南方天文台（ESO）的天文学家。

在这些系外行星上，由磁活动驱动的极光可能会更加壮观。

展望未来，科学家们渴望利用欧洲南方天文台的极大望远镜更详细地研究巨型系外行星和类地系外行星。该天文台甚至可能能够识别与遥远星球上极光活动相关的大气气体。

普里诺斯说：我喜欢想象，其中一些世界的天空不仅布满星星，还有巨大的彩色光帘在一颗一半永远是白天、一半永远是黑夜的行星上空舞动。

参考文献10.1038s41550026028701

相关知识

天文学家是研究天体及宇宙整体的科学家，他们通过观测（如利用望远镜、空间探测器）和理论分析，探索恒星、行星、星系、黑洞等天体的性质、形成与演化规律，也研究宇宙的起源、结构和未来发展趋势，推动人类对宇宙奥秘的认知与理解，是探索宇宙未知领域的重要力量。

BY: ESO

FY: AI

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