Obecnie naukowcy mogą szukać planet poza naszym Układem Słonecznym jedynie za pomocą środków pośrednich. W zależności od metody będzie to polegało na szukaniu znaków tranzytu przed gwiazdą (fotometria tranzytowa), mierzeniu gwiazdy pod kątem oznak chwiejności (spektroskopia dopplerowska), poszukiwaniu światła odbitego z atmosfery planety (bezpośrednie obrazowanie) oraz mnóstwo innych metod.
Na podstawie pewnych parametrów astronomowie są w stanie ustalić, czy planeta nadaje się do zamieszkania, czy nie. Jednak zespół astronomów z Holandii opublikował niedawno badanie, w którym opisuje nowatorskie podejście do polowania na egzoplanetę: szukanie oznak zorzy polarnej. Ponieważ są one wynikiem interakcji między polem magnetycznym planety a gwiazdą, ta metoda może być skrótem do znalezienia życia!
Aby go rozbić, interakcje między polem magnetycznym a naładowanymi cząsteczkami, które są regularnie emitowane przez gwiazdę (inaczej wiatr słoneczny) są przyczyną zorzy. Co więcej, obecność tego zjawiska wytwarza fale radiowe, które mają wyraźną sygnaturę, którą można wykryć za pomocą obserwatoriów radiowych na Ziemi. To właśnie zrobili astronomowie z Holandii, używając tablicy niskiej częstotliwości (LOFAR).
LOFAR to uniwersalna matryca czujników, która jest połączona z infrastrukturą komputerową i sieciową w celu obsługi bardzo dużych ilości danych. Rdzeń macierzy („superterp”) składa się z sieci trzydziestu ośmiu stacji skoncentrowanych w północno-wschodniej Holandii z 14 dodatkowymi stacjami w sąsiednich Niemczech, Francji, Szwecji, Wielkiej Brytanii, Irlandii, Polsce i na Łotwie.
Jak wskazują w swoich badaniach, które niedawno ukazały się w czasopiśmie Natura, LOFAR był w stanie wykryć rodzaj fal radiowych o niskiej częstotliwości, które były przewidywane z pobliskiej gwiazdy - GJ 1151, czerwonego karła typu M ponad 25 lat świetlnych od Ziemi. Harish Vedantham, pracownik naukowy w ASTRON i główny autor badań, wyjaśnił w oświadczeniu prasowym NYU:
„Ruch planety przez silne pole magnetyczne czerwonego karła działa jak silnik elektryczny, podobnie jak działa dynamo rowerowe. To generuje ogromny prąd, który zasila gwiazdę i emisję radiową na gwiazdę. ”
Tego rodzaju interakcje gwiazda-planeta są przewidywane od ponad trzydziestu lat, częściowo na podstawie aktywności zorzy obserwowanej w Układzie Słonecznym. Chociaż pole magnetyczne Słońca nie jest wystarczająco silne, aby wytwarzać tego rodzaju emisje radiowe w innym miejscu w Układzie Słonecznym, podobną aktywność zaobserwowano w przypadku Jowisza i jego największych księżyców.
Na przykład interakcje między silnym polem magnetycznym Jowisza a Io (najgłębszym z jego największych księżyców) wytwarzają zorze polarne i jasne emisje radiowe, które nawet przyćmią Słońce przy wystarczająco niskich częstotliwościach. Jednak po raz pierwszy astronomowie wykryli i odczytali tego rodzaju sygnały radiowe z innego układu gwiezdnego.
Jak powiedział Joe Callingham, stypendysta ASTRON i współautor badania:
„Dostosowaliśmy wiedzę z dziesięcioleci radiowych obserwacji Jowisza do przypadku tej gwiazdy. Od dawna przewiduje się, że powiększona wersja Jowisza-Io będzie istnieć w układach gwiezdnych, a obserwowana emisja bardzo dobrze pasuje do teorii ”.
Ich odkrycia zostały potwierdzone przez drugi zespół, którego badania są szczegółowo opisane w badaniu, które pojawiło się w The Astrophysical Journal Letters. W swoich badaniach Papież i jego koledzy oparli się na danych dostarczonych przez przyrząd wysokiej dokładności prędkości radialnej Planet Searcher North (HARPS-N) na Galileo National Telescope (TNG), znajdującym się na wyspie La Palma, Hiszpania.
Korzystając z tych danych spektroskopowych, zespół był w stanie wykluczyć możliwość, że zaobserwowane sygnały radiowe pochodzące z GJ 1151 były wytwarzane przez interakcje z inną gwiazdą. Jak wyjaśnił Benjamin J. S. Pope, członek NASA Sagan Fellow z New York University i główny autor drugiego artykułu:
„Oddziaływanie gwiazd podwójnych może również emitować fale radiowe. Wykorzystując obserwacje optyczne do dalszych poszukiwań, szukaliśmy dowodów na obecność gwiezdnego towarzysza udającego egzoplanetę w danych radiowych. Wykluczyliśmy ten scenariusz bardzo mocno, dlatego uważamy, że najbardziej prawdopodobną możliwością jest planeta wielkości Ziemi, zbyt mała, aby można ją było wykryć za pomocą naszych instrumentów optycznych. ”
Odkrycia te są szczególnie znaczące, ponieważ dotyczą układu gwiezdnego czerwonego karła. W porównaniu z naszym Słońcem czerwone karły są małe, chłodne i przyćmione, ale są również najczęstszym typem gwiazdy we Wszechświecie - stanowią 75% gwiazd w samej Drodze Mlecznej. Czerwone karły są również bardzo dobrymi kandydatami do znalezienia planet lądowych znajdujących się w okołosłonecznej strefie mieszkalnej (HZ).
Przykładem tego są ostatnie odkrycia, takie jak Proxima b (najbliższa egzoplaneta poza naszym Układem Słonecznym) i siedem planet krążących wokół TRAPPIST-1. Te i inne odkrycia doprowadziły astronomów do wniosku, że większość czerwonych karłów krąży wokół co najmniej jednej planety lądowej (zwanej także skalistą).
Jednak czerwone karły są również znane ze swoich silnych pól magnetycznych i zmiennej natury, co oznacza, że gwiazdy krążące w swoich strefach zagrożenia byłyby poddane intensywnej aktywności magnetycznej i rozbłyskom. Takie ustalenia budziły poważne wątpliwości, czy planeta znajdująca się w HZ czerwonego karła mogłaby utrzymać życie przez bardzo długi czas.
Z tego powodu naukowcy przewidują, że każda planeta krążąca wokół HZ czerwonej gwiazdy karła będzie potrzebowała silnego pola magnetycznego, aby zapewnić, że rozbłyski słoneczne i naładowane cząstki nie usuwają całkowicie ich atmosfery i sprawiają, że nie nadają się do zamieszkania. Dlatego odkrycie to nie tylko oferuje nowy i unikalny sposób badania środowiska wokół egzoplanet, ale także umożliwia określenie, czy nadają się do zamieszkania.
Szukając emisji radiowych niskiej częstotliwości, astronomowie mogli nie tylko wykryć egzoplanety, ale także zmierzyć siłę ich pól magnetycznych i intensywność promieniowania gwiazdy. Odkrycia te pozwolą ustalić, czy planety skaliste krążące wokół czerwonych karłów są w stanie utrzymać życie.
Papież i jego koledzy chcą teraz użyć tej metody do znalezienia podobnych emisji z innych gwiazd. W ciągu 20 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego znajduje się co najmniej 50 gwiazd czerwonego karła, a wiele z nich odkryło już, że ma wokół siebie co najmniej jedną planetę. Zarówno zespoły Vedanthama, jak i papieża przewidują, że ta nowa metoda otworzy nowy sposób wyszukiwania i charakteryzowania egzoplanet.
„Długofalowym celem jest ustalenie, jaki wpływ aktywność magnetyczna gwiazdy ma na mieszkalność egzoplanety, a emisje radiowe są dużym elementem tej układanki”, powiedział Vedantham. „Nasza praca wykazała, że jest to opłacalne w przypadku nowej generacji radioteleskopów i stawia nas na ekscytującej ścieżce”.
Koniecznie sprawdź ten film z ostatniego odkrycia, dzięki uprzejmości ASTRON:
