В настоящее время ученые могут искать планеты за пределами нашей Солнечной системы только косвенными методами. В зависимости от метода это будет включать в себя поиск признаков транзитов перед звездой (транзитная фотометрия), измерение звезды на наличие признаков колебания (допплеровская спектроскопия), поиск света, отраженного от атмосферы планеты (прямое изображение), и множество других методов.
На основании определенных параметров астрономы могут определить, является ли планета потенциально обитаемой или нет. Тем не менее, группа астрономов из Нидерландов недавно выпустила исследование, в котором они описывают новый подход к охоте на экзопланету: поиск признаков полярных сияний. Так как это результат взаимодействия между магнитным полем планеты и звездой, этот метод может стать кратчайшим путем для поиска жизни!
Чтобы сломать это, взаимодействия между магнитным полем и заряженными частицами, которые регулярно испускаются звездой (иначе. Солнечный ветер), являются тем, что вызывает сияния. Кроме того, наличие этого явления производит радиоволны, которые имеют четкую сигнатуру, которая может быть обнаружена радиообсерваториями на Земле. Именно это и сделали астрономы из Нидерландов, используя низкочастотный массив (LOFAR).
LOFAR - это многоцелевой сенсорный массив, который в сочетании с компьютерной и сетевой инфраструктурой может обрабатывать чрезвычайно большие объемы данных. Ядро массива («супертерп») состоит из сети из тридцати восьми станций, сосредоточенных на северо-востоке Нидерландов, с 14 дополнительными станциями в соседней Германии, Франции, Швеции, Великобритании, Ирландии, Польше и Латвии.
Как они указывают в своем исследовании, которое недавно появилось в журнале ПриродаLOFAR был в состоянии обнаружить тип низкочастотных радиоволн, которые были предсказаны от ближайшей звезды - GJ 1151, красного карлика M-типа на расстоянии 25 световых лет от Земли. Как сказал Хариш Ведантам, сотрудник ASTRON и ведущий автор исследования, в заявлении для прессы NYU:
«Движение планеты через сильное магнитное поле красного карлика действует подобно электрическому двигателю почти так же, как работает велосипедное динамо. Это генерирует огромный ток, который питает сияние и радиоизлучение звезды ».
Эти виды взаимодействий звезд и планет были предсказаны на протяжении более тридцати лет, частично на основе активности полярных сияний, наблюдаемой в Солнечной системе. Хотя магнитное поле Солнца недостаточно сильное, чтобы производить такие виды радиоизлучений в других частях Солнечной системы, аналогичная активность наблюдается с Юпитером и его крупнейшими спутниками.
Например, взаимодействие между сильным магнитным полем Юпитера и Ио (самым внутренним из его самых больших лун) производит сияния и яркие радиоизлучения, которые даже затмевают Солнце на достаточно низких частотах. Однако астрономы впервые обнаружили и расшифровали радиосигналы такого рода от другой звездной системы.
Как отметил Джо Кэллингем, аспирант ASTRON и соавтор исследования:
«Мы адаптировали знания из десятилетий радионаблюдений Юпитера к случаю этой звезды. Уже давно предсказывалось, что масштабная версия Юпитера-Ио существует в системах звезда-планета, и наблюдаемое нами излучение очень хорошо соответствует теории ».
Их выводы были подтверждены второй группой, исследование которой подробно описано в исследовании, которое появилось в Астрофизический Журнал Письма. В своем исследовании Папа и его коллеги опирались на данные, предоставленные высокоточным прибором для поиска радиальной скорости на север (HARPS-N) на Национальном телескопе Галилео (TNG), расположенном на острове Ла-Пальма, Испания.
Используя эти спектроскопические данные, команда смогла исключить возможность того, что наблюдаемые радиосигналы, исходящие от GJ 1151, создавались при взаимодействии с другой звездой. Как объяснил Бенджамин Дж. С. Поуп, научный сотрудник НАСА в Нью-Йоркском университете и ведущий автор второй статьи:
«Взаимодействующие двойные звезды также могут излучать радиоволны. Используя оптические наблюдения для наблюдения, мы искали свидетельства звездного спутника, маскирующегося под экзопланету в радиоданных. Мы очень сильно исключили этот сценарий, поэтому считаем, что наиболее вероятной является планета размером с Землю, слишком маленькая, чтобы ее можно было обнаружить с помощью наших оптических приборов ».
Эти выводы особенно важны, потому что они связаны со звездной системой красного карлика. По сравнению с нашим Солнцем красные карлики маленькие, прохладные и тусклые, но также являются наиболее распространенным типом звезд во Вселенной - на них приходится 75% звезд только в Млечном Пути. Красные карлики также являются очень хорошими кандидатами для нахождения планет земной группы, расположенных в околосолнечной обитаемой зоне (ГЗ).
Это подтверждается недавними открытиями, такими как Проксима b (ближайшая экзопланета за пределами нашей Солнечной системы) и семью планетами, которые вращаются вокруг TRAPPIST-1. Эти и другие результаты привели астрономов к выводу, что большинство красных карликов находятся на орбите, по крайней мере, на одной земной (каменистой) планете.
Тем не менее, красные карлики также известны своими сильными магнитными полями и переменной природой, что означает, что звезды, вращающиеся вокруг их ГЦ, будут подвергаться интенсивной магнитной и вспышечной активности. Подобные открытия заставляют усомниться в том, может ли планета, расположенная в ГЗ красного карлика, поддерживать жизнь очень долго.
Из-за этого ученые предсказывают, что любая планета, вращающаяся вокруг ГЦЗ звезды красного карлика, будет нуждаться в сильном магнитном поле, чтобы солнечные вспышки и заряженные частицы не полностью удаляли их атмосферу и делали их совершенно необитаемыми. Таким образом, это открытие не только предлагает новый и уникальный способ исследовать окружающую среду вокруг экзопланет, но и дает возможность определить, пригодны ли они для обитания.
При поиске низкочастотного радиоизлучения астрономы могли не только обнаруживать экзопланеты, но и измерять силу своих магнитных полей и интенсивность излучения своей звезды. Эти результаты будут иметь большое значение для определения того, способны ли каменистые планеты, вращающиеся вокруг звезд красных карликов, поддерживать жизнь.
Папа и его коллеги сейчас пытаются использовать этот метод для поиска аналогичных выбросов от других звезд. В пределах 20 световых лет от нашей Солнечной системы есть по крайней мере 50 звезд красных карликов, и у многих из них уже было обнаружено, что по крайней мере одна планета вращается вокруг них. Команды и Ведантама, и Папы ожидают, что этот новый метод откроет новый способ поиска и характеристики экзопланет.
«Долгосрочная цель состоит в том, чтобы определить, какое влияние магнитная активность звезды оказывает на обитаемость экзопланеты, и радиоизлучение является большой частью этой головоломки», - сказал Ведантам. «Наша работа показала, что это жизнеспособно с радиотелескопами нового поколения и поставило нас на увлекательный путь».
Обязательно посмотрите это видео недавнего открытия, любезно предоставленное ASTRON:
