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天文学家描述了在太阳系外观察到的第一个辐射带，他们使用了一个从夏威夷到德国的39个无线电天线的协调阵列来获得高分辨率的图像。来自一个超冷矮星的持续的、强烈的无线电发射的图像揭示了在该天体的强大磁场中存在着高能电子云，形成了一个类似于木星辐射带的无线电图像的双叶结构。
(资料图)
艺术家对超冷矮星LSR J1835+3259的极光和周围辐射带的印象。
"我们实际上是通过观察磁层中的无线电发射等离子体--它的辐射带来对我们目标的磁层进行成像。"加州大学圣克鲁兹分校的博士后、5月15日发表在《自然》杂志上的一篇关于新发现的论文的第一作者Melodie Kao说："对于我们太阳系以外的气态巨行星这样大小的东西，这在以前从未做过。"
强烈的磁场在行星周围形成一个称为磁层的"磁泡"，它可以捕获并加速粒子到接近光速。我们太阳系中所有拥有这种磁场的行星，包括地球，以及木星和其他巨行星，都有由这些被行星磁场捕获的高能带电粒子组成的辐射带。
太阳系外辐射带的第一张图片，由39台射电望远镜组合成一个虚拟望远镜，从夏威夷到德国 - 横跨全球获得。
地球的辐射带被称为范艾伦带，是由磁场从太阳风中捕获的高能粒子组成的大型甜甜圈状区域。木星辐射带中的大部分粒子来自其卫星木卫二上的火山。如果你能把它们并排放在一起，高晓松和她的团队所成像的辐射带将比木星的辐射带亮1000万倍。
被磁场偏转到两极的粒子在与大气层相互作用时产生极光（"北极光"），而高氏团队也获得了第一张能够区分一个物体的极光和它在太阳系外的辐射带位置的图像。
这项研究中成像的超冷矮星跨越了低质量恒星和大质量褐矮星之间的边界。"Kao解释说："虽然恒星和行星的形成可能是不同的，但是在连接低质量恒星和褐矮星以及气态巨行星的质量连续体的那一部分，它们内部的物理学可能非常相似。
她说，描述这类天体的磁场强度和形状在很大程度上是未知的领域。利用他们对这些系统的理论理解和数字模型，行星科学家可以预测行星磁场的强度和形状，但他们还没有一个很好的方法来轻松测试这些预测。
一个超冷矮星的电子辐射带和极光
"极光可以用来测量磁场的强度，但不能测量其形状。我们设计这个实验是为了展示一种评估褐矮星和最终的系外行星上磁场形状的方法，磁场的强度和形状可能是决定一个行星的可居住性的重要因素。"Kao说："当我们考虑系外行星的可居住性时，除了大气和气候等因素外，它们的磁场在维持稳定环境方面的作用是需要考虑的。"
为了产生磁场，一个行星的内部必须有足够的温度来拥有导电的流体，在地球的情况下，它的核心是熔化的铁。在木星上，导电流体是压力很大的氢气，它变成了金属。Kao说，金属氢可能也会在褐矮星中产生磁场，而在恒星的内部，导电流体是电离氢。
被称为LSR J1835+3259的超冷矮星是唯一一个Kao认为有信心产生解决其辐射带所需的高质量数据的物体。
"现在我们已经确定，这种特殊的稳态、低水平的无线电发射可以追踪到这些天体的大规模磁场中的辐射带，当我们从褐矮星--以及最终从气态巨型系外行星--看到这种发射时，我们可以更自信地说，它们可能有一个大磁场、 即使我们的望远镜还不够大，无法看到它的形状。"Kao说，她期待着国家射电天文台（NRAO）目前正在计划的下一代超大型阵列能够为更多的太阳系外辐射带成像。
亚利桑那州立大学的共同作者Evgenya Shkolnik说："这是找到更多此类天体的关键第一步，并磨练我们搜索越来越小的磁层的技能，最终使我们能够研究那些可能适合居住的、地球大小的行星。"
该研究小组使用了高灵敏度阵列，该阵列由美国NRAO协调的39个射电天线和德国马克斯-普朗克射电天文研究所运营的Effelsberg射电望远镜组成。
"通过结合来自世界各地的无线电天线，我们可以制作出令人难以置信的高分辨率图像，看到以前从未有人见过的东西。我们的图像相当于站在华盛顿特区的时候在加利福尼亚阅读眼图的最上面一排，"共同作者巴克内尔大学的Jackie Villadsen说。
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