Campi magnetici controvento

I pianeti attorno ad altre stelle possiedono un campo magnetico come la Terra, Giove o Saturno? È una delle domande aperte dell’astrofisica planetaria. Oggi uno studio pubblicato su Nature Astronomy fornisce la migliore evidenza osservativa ottenuta finora: misurando la velocità dei venti atmosferici di sette esopianeti giganti, un gruppo internazionale di astronomi ha individuato prove convincenti dei loro campi magnetici. Le misure sono state ottenute con il Very Large Telescope dell’Eso – in particolare con lo strumento Espresso – nel deserto di Atacama,in Cile, e con il telescopio Gemini Nord alle Hawaii (Usa).

Questo diagramma mostra come gli astronomi possano dedurre l’intensità dei campi magnetici degli esopianeti dall’effetto che questi hanno sui venti presenti su tali pianeti. Crediti: Eso/M. Kornmesser, L. Calçada

Il campo magnetico terrestre influenza la nostra atmosfera in modi complessi ed è ritenuto un fattore chiave per capire cosa renda il pianeta abitabile. Campi magnetici sono presenti anche in altri pianeti del Sistema solare, tuttavia negli ultimi quindici anni nessuno era riuscito a misurare direttamente l’intensità dei campi magnetici degli esopianeti – fino a oggi.

Ma come si misura il campo magnetico di un pianeta che si trova a centinaia di anni luce da noi? L’obiettivo iniziale del gruppo di ricerca non era misurare i campi magnetici, bensì i venti atmosferici. I ricercatori hanno misurato la velocità dei venti su sette esopianeti in orbita attorno ad altrettante stelle: giganti gassosi simili a Giove, ma molto vicini alla loro stella e in rotazione sincrona con essa. Proprio come noi vediamo sempre la stessa faccia della Luna, questi pianeti mostrano costantemente lo stesso emisfero alla loro stella, con una grandissima differenza di temperatura tra il lato diurno e quello notturno. Questo fenomeno genera un clima completamente diverso da quello terrestre, caratterizzato da venti estremamente intensi, con velocità misurate comprese tra circa 7200 km/h a oltre 25mila km/h (teniamo conto che i venti più veloci osservati su Giove non superano i 1500 km/h).

Quando però le misure della velocità dei venti sono state confrontate con la temperatura dei pianeti, è emerso uno schema controintuitivo: più il pianeta era caldo, più i venti risultavano lenti. Gli autori dello studio hanno concluso che la spiegazione più plausibile fosse la presenza di campi magnetici che permeano il pianeta, e che rallentano il moto delle particelle cariche nell’atmosfera.

«Questa scoperta rivoluzionaria apre una prospettiva completamente nuova sulla ricerca sugli esopianeti. È la prima volta che possiamo confermare la presenza di campi magnetici nell’ambiente di altri mondi: un passo fondamentale per comprendere quali pianeti possono rimanere abitabili, conservare l’acqua e forse, un giorno, ospitare la vita come la conosciamo», dice la prima autrice dello studio, Julia Seidel, del Laboratoire Lagrange dell’Osservatorio della Costa Azzurra, in Francia.

Illustrazione artistica del campo magnetico di un esopianeta. Crediti: Eso/M. Kornmesser, L. Calçada

Fino a oggi non sapevamo quasi nulla dei campi magnetici nei pianeti al di fuori del Sistema solare. «Sappiamo che i pianeti giganti del Sistema solare possiedono campi magnetici tra le dieci e le cento volte quello della Terra, e le stelle più attive possono avere campi magnetici anche migliaia di volte più intensi», spiega Lorenzo Pino dell’Inaf di Arcetri, coautore dello studio. «In questo lavoro abbiamo ottenuto due risultati principali. Il primo è che l’intensità dei venti diminuisce con l’aumentare dell’irraggiamento nel nostro campione. Questo andamento è attualmente spiegabile solo in presenza di campi magnetici nell’atmosfera del pianeta, e dunque fornisce una prova osservativa diretta che i campi magnetici sono presenti anche nei pianeti al di fuori del Sistema Solare». I venti, infatti, spostano materiale nell’atmosfera del pianeta, ma incontrando i campi magnetici generano correnti elettriche che incontrano resistenza e dissipano energia cinetica rallentando i venti stessi. «Questo effetto è più forte in pianeti che hanno atmosfere ionizzate, perché gli ioni portano carica elettrica che interagisce con le correnti indotte dai venti. Per questo i pianeti più caldi, con atmosfere più ionizzate, hanno venti più deboli».

I dati hanno permesso di stimare l’intensità del campo magnetico di ciascuno dei pianeti studiati e i valori ottenuti risultano comparabili a quelli osservati nel Sistema solare: circa quattro volte superiori a quello di Saturno oppure pari a circa metà della forza del campo magnetico di Giove.

«Il secondo risultato che abbiamo ottenuto», continua Pino, «è che questi campi magnetici non possono eccedere di molto quelli di Giove e Saturno, e sono omogenei nel campione. Questi risultati forniscono dunque per la prima volta supporto osservativo diretto alle più recenti estensioni della legge di scala del campo magnetico del Sistema solare e delle stelle anche ai pianeti giganti gassosi irradiati».

La comunità scientifica attende ora l’arrivo dell’Extremely Large Telescope dell’Eso, che aiuterà a caratterizzare non solo grandi esopianeti simili a Giove, ma anche pianeti più piccoli come la Terra.