Un estudi revela l’evidència més sòlida fins ara d’un camp magnètic en un exoplaneta

Els camps magnètics tenen un paper fonamental en l’habitabilitat dels planetes. A la Terra, el camp magnètic actua com un escut davant del vent solar i contribueix a l’evolució de la seva atmosfera, una condició clau per a l’existència de vida. Tanmateix, detectar i mesurar aquests camps magnètics en planetes situats fora del sistema solar continua sent un dels grans reptes de l’astronomia.

Ara, un estudi liderat pel Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) —organisme adscrit al Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats— en què participen investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), demostra, per primera vegada, de manera concloent, que un planeta pot influir directament en el comportament de la seva estrella. Aquesta troballa, publicada a la revista Science, aporta l’evidència més sòlida fins ara de l’existència d’un camp magnètic en un exoplaneta.

«En particular, hem observat que GJ 436 b, un exoplaneta similar a Neptú que orbita molt a prop de la seva estrella, provoca canvis regulars en la brillantor i l’energia que emet l’estrella en certes longituds d’ona», explica Daniel Revilla, investigador del CSIC a l’Institut d’Astrofísica d’Andalusia (IAA-CSIC), institució que lidera l’estudi.

A més, en analitzar com i quan es produeixen aquestes variacions en l’estrella, l’equip ha aconseguit estimar per primera vegada la intensitat del camp magnètic d’un planeta d’aquest tipus, fet que obre una nova via per estudiar les propietats i l’habitabilitat de mons més enllà del sistema solar.

«Els camps magnètics en planetes extrasolars representen encara un misteri, de manera que resulta molt valuós poder extreure informació amb mètodes indirectes, com ara la modulació de l’activitat estel·lar amb la posició relativa del planeta. Aquest tipus d’estudis obre la via a l’exploració sistemàtica d’aquest tipus de senyals, que podrien ser molt més comuns del que es pensava», exposa Daniele Viganò, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC.

La presència d’un camp magnètic pot influir en l’evolució d’un planeta, ja que, en modular la interacció entre el vent estel·lar i l’atmosfera planetària, condiciona processos relacionats amb la seva habitabilitat. La Terra n’és un exemple. Mart, per contra, va perdre fa milers de milions d’anys el seu intens camp magnètic global, cosa que va contribuir a la pèrdua progressiva de la seva atmosfera i, amb ella, de gran part de l’aigua que allotjava en el passat. Conèixer si els exoplanetes tenen camps magnètics, per tant, és una qüestió clau per avaluar la seva habitabilitat potencial.

En aquest context, l’estudi liderat per l’IAA-CSIC ha analitzat setze anys d’observacions espectroscòpiques d’alta resolució del sistema GJ 436, una estrella de massa baixa al voltant de la qual orbita GJ 436 b, un planeta similar a Neptú que orbita molt a prop de la seva estrella. Els resultats aporten noves claus sobre la presència de camps magnètics en mons situats més enllà del sistema solar.

«Fins fa poc es pensava que era principalment l’estrella la que influïa en el planeta, però els nostres resultats aporten l’evidència més clara fins ara d’una cosa que ja es venia sospitant: que també pot passar el contrari i que un planeta proper pot alterar l’entorn de la seva estrella», assenyala Rafael Luque, investigador de l’IAA-CSIC que participa en l’estudi.

Els resultats mostren que, tot i que les estrelles solen dominar la relació amb els seus planetes a través de la seva gravetat, radiació i camp magnètic, un planeta que orbita molt a prop de la seva estrella també hi pot influir. En el cas de GJ 436 b, aquesta interacció deixa senyals observables que han permès inferir l’existència i la intensitat del seu camp magnètic.

La interacció entre el planeta i l’estrella no s’observa de forma contínua. El fenomen només s’ha detectat el 2008, 2016 i 2024, tres episodis separats per intervals de vuit anys. Aquesta periodicitat coincideix amb el cicle d’activitat magnètica de GJ 436, cosa que suggereix que la interacció es torna especialment intensa —o més fàcil de detectar— quan l’estrella travessa determinades fases del seu cicle magnètic.

La comparació d’aquestes observacions amb models teòrics ha permès a l’equip estimar una propietat extremadament difícil de mesurar en un exoplaneta: la intensitat del seu camp magnètic. «Tot i la seva mida menor, GJ 436 b tindria un camp magnètic entre 2,33 i 27 vegades més intens que el de Júpiter», assenyala Pedro J. Amado, coautor del treball i investigador de l’IAA-CSIC.

Aquest resultat obre una oportunitat única per estudiar els camps magnètics de planetes situats fora del sistema solar. La seva anàlisi permet conèixer millor com conserven les seves atmosferes, com és la seva estructura interna i com evolucionen al llarg del temps.

«Fins ara, mesurar el camp magnètic d’un exoplaneta era extremadament difícil. Aquesta propietat és clau per saber si un planeta pot protegir la seva atmosfera i, en última instància, si podria arribar a ser habitable», conclou Daniel Revilla.

A més de l’Institut d’Astrofísica d’Andalusia (IAA-CSIC), l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), en l’estudi participen el Centre d’Astrobiologia (CAB, CSIC-INTA) de Madrid, l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC) i la Universitat de les Illes Balears (UIB). El treball aplega així mateix investigadors dels Estats Units, Itàlia, Israel, Alemanya i Xipre.