芬兰赫尔辛基大学的研究者都知道，恒星不仅辐射光，还会释放出大量高能粒子。但事实上，辐射带也可以存在于许多其他天体周围，比如行星。
这些辐射带本身并不产生粒子——粒子来源于附近的恒星——但它们以一种复杂而难以捉摸的方式，将粒子加速至极高能量。
赫尔辛基大学空间物理学副教授阿德南·奥斯曼（Adnane Osmane）近日提出一个新模型，对这一现象进行了解释。
该模型仅涉及一个变量：行星表面的磁场强度。磁场越强，行星辐射带对粒子的加速能力就越强，粒子所能达到的能量也越高。
然而，这一加速过程存在上限。当粒子在辐射带中被加速时，它们同时也会以辐射的形式释放能量。因此，当行星的磁场强度超过某一临界值时，能量释放将抵消加速效应，使得磁场无法继续提升粒子的能量。这一临界值构成了粒子加速的上限。
磁感应强度的单位为特斯拉。对于质子而言，这一上限约为0.0004特斯拉，对于电子则约为0.00004特斯拉。作为对比，地球赤道附近的磁感应强度约为0.00003特斯拉。
根据该模型，行星磁层能够赋予粒子的最大能量约为7万亿电子伏特（TeV）。这是一个极其巨大的能量值——比可见光波段单个光子的能量高出上万亿倍。
该模型不仅适用于岩石行星，也可用于气体巨行星的辐射带，甚至可扩展至棕矮星这类介于行星与恒星之间的天体。
奥斯曼的理论建立在美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室所开展的分析基础之上，该研究结合了对太阳系的直接观测数据与射电望远镜的探测结果。
“这项研究的负责人德鲁·L·特纳（Drew L. Turner）是我的老朋友。他将他们的最新研究成果发给我，并询问我是否能建立一个理论模型来解释这一现象。”奥斯曼表示。
尽管该模型主要用于确定粒子加速的能量上限，但它同样可用于探索系外行星的辐射带特征。
“该模型能够揭示，在哪些特定波长下，我们可能探测到系外行星是否存在由磁场生成的辐射带，以及若存在，其强度如何。”奥斯曼补充道。
这一研究也有助于寻找适宜生命存在的行星：一个强大的磁层能够有效阻挡有害辐射，并束缚住行星周围的大气层，从而提升行星的宜居性。
