Astronomii au înregistrat aurore induse de exoplanetă pentru prima dată într-o stea

Astronomii au înregistrat aurore induse de exoplanetă pentru prima dată într-o stea
Astronomii au înregistrat aurore induse de exoplanetă pentru prima dată într-o stea
Anonim

Astronomii au descoperit o emisie radio neobișnuită de la o stea liniștită, care se explică cel mai bine prin interacțiunile cu o planetă din apropiere. În acest caz, mișcarea electronilor de-a lungul liniilor câmpului magnetic generează aurore puternice în gama radio la polii stelei. Un mecanism similar este cunoscut pentru o pereche de planete satelit din sistemul solar (Jupiter și Io), dar aceasta este prima dată când este înregistrată pentru o pereche stea-exoplanetă. Descoperirea ar putea sta la baza unei noi metode de explorare a planetelor extrasolare, scriu autorii în revista Nature Astronomy.

De regulă, stelele obișnuite nu sunt surse puternice de unde radio cu frecvențe sub 150 megahertz. Se crede că, în cazul observării acestui tip de radiații, este generată în regiuni neomogene ale coroanei la înălțimi de cel puțin o rază a stelei. În special, radiațiile de joasă frecvență de la Soare pot fi utilizate pentru a determina structura coroanei, ejecțiile de masă și vremea spațială.

Toate cazurile înregistrate de emisii radio vizibile de la stele la frecvențe de gigahertz sunt asociate cu procese ntermice în straturile exterioare. Mai mult, majoritatea covârșitoare a acestor surse aparțin unuia dintre tipurile de obiecte cu activitate magnetică, cum ar fi stelele flare (AD Leo), luminile cu rotație rapidă (combustie FK) sau binare apropiate (Algol). La frecvențe mai mici de sute de megahertz, singura sursă stelară cunoscută de emisie radio este UV Ceti intermitent, un prototip al clasei corespunzătoare de variabile.

Astronomii din cinci țări, conduși de Harish Vedantham de la ASTRON, au descoperit un caz unic de radiații de joasă frecvență cu interferometrul european de joasă frecvență LOFAR de la un singur pitic roșu de clasă M, numit GJ 1151, situat la opt parseci distanță. are o atmosferă calmă și o rotație slabă, adică nu este capabilă să genereze în mod independent astfel de unde radio puternice.

Luminarul a fost găsit în cadrul comparării obiectelor din catalogul LOFAR cu stelele aflate la mai puțin de 20 parsec de pe Pământ conform datelor din satelitul Gaia. Distanța maximă a fost aleasă pentru a crește șansele de detectare a surselor cu luminozitate absolută redusă și pentru a reduce probabilitatea suprapunerii diferitelor surse. Emisiile radio de la GJ 1151 au fost înregistrate într-o sesiune de observare din patru efectuate în cursul lunii. A avut un grad ridicat de polarizare (64 ± 6%), care, împreună cu o variabilitate ridicată, exclude o coincidență accidentală cu un obiect extragalactic.

În plus față de parametrii GJ 1151 care nu sunt potriviți pentru generarea undelor radio, această radiație s-a dovedit a fi diferită de izbucnirile de stele cunoscute, care pot fi împărțite în două tipuri largi. Primul include radiații incoerente de girosincrotroni (asemănătoare cu furtunile radio solare), care se caracterizează prin polarizare scăzută, temperatura luminozității nu mai mare de 1010 kelvin, o gamă spectrală largă și o durată de multe ore. A doua clasă este o radiație coerentă (similară cu explozii de emisie radio solară) cu polarizare circulară ridicată, o bandă instantanee îngustă de radiații și o durată de la secunde la minute. Spre deosebire de aceste două tipuri, radiația de la GJ 1151 a durat mai mult de opt ore, a fost practic independentă de frecvența cuprinsă între 120 și 167 megahertz și a avut o polarizare circulară ridicată.

Astronomii au ajuns la concluzia că acest lucru poate fi explicat în mod satisfăcător doar prin presupunerea prezenței unei exoplanete pe orbită strânsă, care face o revoluție în câteva zile. În acest caz, mișcarea planetei prin magnetosfera stelei (și piticii din clasa M au de obicei câmpuri magnetice puternice), de fapt, creează un motor electric, ca un dinam. Drept urmare, apar curenți puternici de electroni care, atunci când se apropie de polii magnetici ai stelei, generează unde radio puternice și aurore în atmosfera sa.

Un proces similar este cunoscut în sistemul solar - așa apare emisia radio de la Jupiter. Această planetă are, de asemenea, un câmp magnetic vizibil și asociată cu o activitate vulcanică constantă, atmosfera satelitului Io, situat aproape de gigantul gazos, joacă rolul unei surse de particule încărcate. Ca rezultat, în condiții adecvate, apare o instabilitate maser de ciclotron de electroni, care sincronizează fazele radiației particulelor încărcate și conduce la radiații coerente direcționale. Este fixat pe Pământ cu o periodicitate corespunzătoare frecvenței revoluției lui Io în jurul lui Jupiter. Este de remarcat faptul că la frecvențe joase, Jupiter se dovedește chiar a fi mai luminos decât Soarele.

Un fenomen similar a fost prezis pentru stele în urmă cu mai bine de treizeci de ani, dar nu a mai fost observat până acum. Autorii sugerează că, în acest caz, radiația este asociată cu „fasciculele radio” polare de pe stea, dar teoretic poate fi asociată cu magnetosfera planetei. Cu toate acestea, pentru aceasta, câmpul magnetic al exoplanetei trebuie să fie foarte puternic, ceea ce poate fi cazul unui Jupiter fierbinte, iar planetele asemănătoare Pământului se găsesc mult mai des în piticii M, pentru care nu sunt prezise câmpuri magnetice puternice..

Pe măsură ce sondajul radio pe interferometrul LOFAR continuă, vor fi descoperite mai multe astfel de sisteme - aproximativ o sută, conform estimărilor astronomilor. Deoarece toate aparțin împrejurimilor solare, este posibil ca acestea să fie studiate prin alte metode, inclusiv metoda vitezei radiale. Acest lucru va face posibilă estimarea independentă a perioadei orbitale a exoplanetei și a masei acesteia, astfel încât corectitudinea modelului să poată fi verificată.

Anterior, astronomii au aflat că câmpurile magnetice ale Jupiterilor fierbinți sunt de multe ori mai puternice decât predicțiile teoretice, au sugerat căutarea de exoplanete cu câmp magnetic folosind radiotelescopul FAST și au confirmat rolul protector al câmpului magnetic al Pământului antic.

Recomandat: