天文学家首次捕捉到系外行星磁场最清晰证据

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【导语】

天文学家通过精确测量七颗“超热木星”大气中高速风的运动特征,首次获得了迄今最清晰的证据,显示磁场正在显著影响这些太阳系外行星的天气系统,并据此推断出其磁场强度。这项研究于当地时间6月2日发表在《自然天文学》杂志上。


追踪超热木星大气风速

研究团队选取了七颗已知为潮汐锁定的超热木星系外行星,观测它们围绕各自恒星运行时的大气风速变化。所谓“超热木星”,是指质量和体积类似木星、但围绕母恒星极近轨道运行、表面温度极高的气态巨行星。

观测结果显示,这些行星大气中的风速范围大约从每小时7200公里到超过每小时25000公里不等。作为对比,太阳系内木星上测得的最快风速约为每小时1500公里。

相关测量主要依托欧洲南方天文台(ESO)甚大望远镜上的ESPRESSO高精度光谱仪,以及北半球双子座望远镜上类似仪器获取的数据。


反常规律指向磁场作用

在分析风速与行星温度之间的关系时,研究人员发现了一个与直觉相悖的趋势:行星温度越高,其大气风速反而越慢。

参与研究的蔚蓝海岸天文台拉格朗日实验室天文学家维维恩·帕尔门蒂耶(Vivien Parmentier)表示,在其他条件相同的情况下,更高的温度通常意味着更充足的能量来驱动更强风速,因此这一结果暗示存在额外的制动机制。

研究团队据此推断,最合理的解释是这些行星存在行星尺度的磁场。磁场可以对大气中的带电粒子产生制动效应,从而减缓整体风速。通过将观测到的风速与温度之间的关系与理论模型进行比对,团队得以反演出各颗行星的磁场强度。


磁场强度与太阳系行星相当

结果显示,这些超热木星的磁场强度与太阳系行星处于相近量级。研究团队给出的估算表明,其磁场大约是土星磁场的四倍,或约为木星磁场的一半。

论文第一作者、蔚蓝海岸天文台拉格朗日实验室天文学家朱莉娅·塞德尔(Julia Seidel)指出,这一成果为系外行星研究打开了新的观测窗口,使科学家首次能够在不同行星之间系统比较磁环境特征。

她表示,了解行星磁场如何影响气候和环境,是理解行星能否维持液态水、以及是否具备适宜生命存在条件的重要一环。


或影响极光等多种现象

研究人员认为,如此强度的磁场不仅会影响这些系外行星上的风速,还可能对其他大气和空间环境现象产生作用。

欧洲南方天文台天文学家比比安娜·普里诺斯(Bibiana Prinoth)在介绍研究时提到,在地球上,人们熟知的北极光和南极光是太阳带电粒子与地球磁场和高层大气相互作用的结果,产生绿色、粉色和紫色的光带。

她表示,在此次研究涉及的这些超热木星上,如果存在类似的磁驱动极光,其规模和亮度可能会更加显著。


研究发表信息

该研究题为《热巨型系外行星的磁场强度与太阳系数值一致》(Magnetic field strengths of hot giant exoplanets are consistent with Solar System values),作者为 J.V. Seidel 等人,已于2026年6月2日在线发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)上,DOI 为 10.1038/s41550-026-02870-1。


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