Astronomer kanske snart kan observera chockvågorna mellan magnetiska fält på exoplaneter och flödet av partiklar från stjärnorna de kretsar runt.
Magnetiska fält är avgörande för en planets (och som det visar sig en månas) brukbarhet. De fungerar som skyddande bubblor och förhindrar skadlig rymdsstrålning från att avlägsna objektets atmosfär helt och till och med når ytan.
Ett utökat magnetfält - känt som en planetär magnetosfär - skapas av chocken mellan den stellar vinden och planetens inneboende magnetfält. Det har potential att vara enorm. Inom vårt eget solsystem sträcker sig Jupiters magnetosfär till avstånd upp till 50 gånger storleken på själva planeten och når nästan Saturnus bana.
När vinden från högenergipartiklar från stjärnan träffar planetmagnetosfären samverkar den in en bågschock som avleder vinden och komprimerar magnetosfären.
Nyligen har ett team av astronomer, under ledning av doktoranden Joe Llama vid University of St. Andrews, Skottland, utarbetat hur vi kan observera planetmagnetosfärer och stjärnvindar via deras bågschock.
Llama tittade noga på planeten HD 189733b, som ligger 63 ljusår bort mot stjärnbilden Vulpecula. Från jorden ses planeten att passera sin värdstjärna varannan dag, vilket orsakar ett dopp i det totala ljuset från systemet.
Som en ljus stjärna har HD 189733b studerats omfattande av astronomer. Uppgifter som samlades in i juli 2008 av teleskopet Kanada-Frankrike-Hawaii kartlade stjärnans magnetfält. Medan magnetfältet varierade var det i genomsnitt 30 gånger större än för vår sol - vilket innebär att den stjärnvinden är mycket högre än solvinden.
Detta gjorde det möjligt för teamet att genomföra omfattande simuleringar av stjärnvinden runt HD 189733b - kännetecknande av bågschocken som skapades när planetens magnetosfär passerar genom den stilla vinden. Med denna information kunde de simulera de ljuskurvor som skulle bli resultatet av planeten och bågschocken som kretsar runt stjärnan.
Bågschocken leder planeten - vilket får ljuset att sjunka lite tidigare än väntat. Mängden ljus som blockeras av bågschocken kommer dock att förändras när planeten rör sig genom en varierande stjärnvind. Om den stjärnvinden är särskilt stark, kommer den resulterande bågschocken att vara stark, och transitdjupet blir större. Om stjärnvinden är svag, kommer den resulterande bågschocken att vara svag och transittjupet blir mindre.
Videon nedan visar ljuskurvan för en bågschock och exoplanet.
"Vi fann att chockvågen mellan magnetfältet och planetariska magnetfält kommer att förändras drastiskt eftersom aktiviteten på stjärnan varierar," berättade Llama till Space Magazine. "När planeten passerar genom mycket täta områden i den stellarvinden, så kommer chocken att bli tätare, materialet i den kommer att blockera mer ljus och därför orsaka ett större dopp i transiteringen vilket gör det mer upptäckt."
Även om det inte fanns några transitobservationer för denna studie, visar denna teoretiska synvinkel att det kommer att vara möjligt att upptäcka bockchocken, och därför magnetfältet, på en avlägsen exoplanet. Dr. Llama kommenterar: "Detta kommer att hjälpa oss att bättre identifiera potentiella bebobara världar."
Uppsatsen har accepterats för publicering i Monthly Notices of The Royal Astronomical Society och kan laddas ner här.
