一個國際天文學家小組通過利用哈勃太空望遠鏡的數據發現了太陽系外的一顆行星上的磁場特徵。他們在發表在《Nature Astronomy》的論文中描述了這一發現–其標誌著首次在一顆系外行星上看到這樣的特徵。

磁場能夠最好地解釋觀察到的帶電碳粒子的擴展區域。這些粒子圍繞著該行星並以長長的尾巴從它身上流走。磁場在保護行星大氣層方面起著至關重要的作用，因此，探測系外行星磁場的能力是朝著更好地了解這些外星世界可能的樣子邁出的重要一步。

該小組利用哈勃觀測到了系外行星HAT-P-11b，這是一顆離地球123光年、如海王星大小的一顆行星，它在所謂的“過境”中六次直接穿過其主星的表面。觀測是在紫外光譜中進行的，這正好超出了人眼所能看到的範圍。

哈勃檢測到碳離子–跟磁場相互作用的帶電粒子–在所謂的磁層中圍繞著該行星。磁層是天體周圍的一個區域，它是由天體跟宿主恆星發出的太陽風相互作用形成的。

亞利桑那大學月球和行星實驗室的兼職研究教授、該論文的共同作者之一Gilda Ballester表示：“這是第一次在我們太陽係以外的行星上直接檢測到系外行星的磁場特徵。像地球這樣的行星上的強磁場可以保護其大氣層和表面免受構成太陽風的高能粒子的直接轟擊。這些過程嚴重影響了像地球這樣的行星上的生命進化，因為磁場可以保護生物體免受這些高能粒子的影響。”

HAT-P-11b磁層的發現是朝著改善對系外行星的可居住性的理解邁出的重要一步。研究人員表示，並非我們太陽系中的所有行星和衛星都有自己的磁場，而且磁場和行星的可居住性之間的聯繫仍需要更多的研究。

Ballester稱：“HAT-P-11 b已被證明是一個非常令人興奮的目標，因為哈勃的紫外線過境觀測發現了一個磁層，它被看作是圍繞行星的一個擴展的離子成分和逃逸離子的長尾巴。”另外，他還補充稱，這種通用方法可用於檢測各種系外行星上的磁層並評估它們在潛在可居住性中的作用。

Ballester是觀察HAT-P-11b的哈勃太空望遠鏡項目之一的主要調查員，他為選擇這一特定目標進行紫外線研究做出了貢獻。一個關鍵的發現是觀察到碳離子不僅存在於該行星周圍的區域，而且還延伸出一條長長的尾巴，其以平均每小時10萬英里的速度從該行星流走。這條尾巴伸入太空至少有一個天文單位（地球和太陽之間的距離）。

由研究論文第一作者、巴黎天體物理研究所的Lotfi Ben-Jaffel領導的研究小組隨後使用三維計算機模擬技術模擬了該行星的最上層大氣區域和磁場與進入的太陽風之間的相互作用。

Ballester解釋稱：“就像地球的磁場及其附近的空間環境與撞擊的太陽風相互作用一樣–太陽風由帶電粒子組成，速度約為90萬英里/小時，HAT-P-11b的磁場及其附近的空間環境與來自其宿主星的太陽風之間也有相互作用，而且這些作用非常複雜。”

地球和HAT-P-11b的磁層中的物理學原理是相同的，不過這顆系外行星離它的恆星非常近–僅僅是地球到太陽距離的1/20–這導致它的上層大氣變暖並基本上處於“沸騰”狀態且一直延伸到太空，這使其形成了磁尾現象。

此外，研究人員還發現，HAT-P-11b的大氣層的金屬性–一個天體中比氫和氦更重的化學元素的數量–低於預期。在我們的太陽系中，海王星和天王星這兩顆冰冷的氣體行星富含金屬但磁場較弱，而木星和土星這兩顆更大的氣體行星則具有較低的金屬性和強大的磁場。研究人員們指出，HAT-P-11b的低大氣金屬性挑戰了目前的系外行星形成模型。

“儘管HAT-P-11b的質量只有木星的8%，但我們認為這顆系外行星更像一顆小木星而不是海王星。我們在HAT-P-11b上看到的大氣成分錶明，需要做進一步的工作來完善目前關於某些系外行星如何普遍形成的理論，”Ballester說道。