Nie potrafimy jeszcze ich wykryć, ale sygnały radiowe z odległych układów słonecznych mogą dostarczyć cennych informacji o charakterystyce ich planet.
Praca naukowców z Rice University opisuje sposób na lepsze określenie, które egzoplanety są najbardziej prawdopodobne, aby wytworzyć wykrywalne sygnały na podstawie aktywności magnetosfery na wcześniej pomijanych nocnych stronach egzoplanet.
Badanie przeprowadzone przez absolwenta Rice, Anthony'ego Sciola, pokazuje, że podczas gdy emisje radiowe z dziennej strony egzoplanet wydają się osiągać maksimum podczas wysokiej aktywności słonecznej, te, które pojawiają się po nocnej stronie, mogą znacząco wzbogacić sygnał.
Siła magnetosfery danej egzoplanety wskazuje, jak dobrze byłaby ona chroniona przed wiatrem słonecznym, który promieniuje z jej gwiazdy, tak samo jak ziemskie pole magnetyczne chroni nas.
Planety, które krążą w strefie złotowłosej (ekosferze), gdzie w innym przypadku warunki mogłyby spowodować powstanie życia, mogą zostać uznane za nienadające się do zamieszkania bez dowodów na istnienie wystarczająco silnej magnetosfery. Dane dotyczące natężenia pola magnetycznego pomogłyby również w modelowaniu wnętrz planet i zrozumieniu, w jaki sposób planety się formują – tak twierdzi Sciola.
Ziemska magnetosfera nie jest dokładnie kulą. Jest to zestaw linii w kształcie komety, które ściskają dzienną stronę planety i wylatują w przestrzeń kosmiczną po stronie nocnej i pozostawiają po sobie wiry, szczególnie podczas zjawisk słonecznych takich jak koronalne wyrzuty masy. Magnetosfera wokół każdej planety emituje to, co interpretujemy jako fale radiowe, a im bliżej swojego słońca krąży dana planeta, tym silniejsze są tam emisje.
Astrofizycy mają całkiem dobre pojęcie o magnetosferach planetarnych naszego własnego Układu Słonecznego i bazują na radiometrycznym prawie Bodego – narzędziu analitycznym używanym do ustalenia liniowej zależności pomiędzy wiatrem słonecznym a emisjami radiowymi z planet znajdujących się na jej drodze. W ostatnich latach naukowcy próbowali zastosować to prawo do układów egzoplanetarnych z ograniczonym sukcesem.
Sciola powiedział, że obecny model analityczny opiera się głównie na emisjach, które mają się pojawić w rejonie polarnym egzoplanety, co na Ziemi obserwujemy jako zorza polarna. Nowe badania dołączają model numeryczny do tych, które szacują emisje z rejonu polarnego, aby zapewnić pełniejszy obraz emisji wokół całej egzoplanety.
Okazuje się, że nocne emisje niekoniecznie pochodzą z jednego dużego punktu, jak zorze wokół bieguna północnego, ale z różnych części magnetosfery. W obecności silnej aktywności słonecznej, suma tych nocnych plam może podnieść całkowitą emisję planety o co najmniej rząd wielkości.
Sciola zauważył, że nowy model najlepiej sprawdza się w przypadku układów egzoplanetarnych. Trzeba być naprawdę daleko, aby zobaczyć efekt, powiedział. Trudno jest powiedzieć, co dzieje się w skali globalnej na Ziemi; to tak, jakby próbować oglądać film, siedząc tuż obok ekranu. Dostajesz tylko mały wycinek tego, co się dzieje.
Ponadto, sygnały radiowe z egzoplanet podobnych do Ziemi mogą nigdy nie być wykrywalne z powierzchni naszej planety, powiedział Sciola. Ziemska jonosfera blokuje je. Oznacza to, że nie możemy nawet zobaczyć własnej emisji radiowej Ziemi z powierzchni, mimo, że jest ona tak blisko – dodaje.
Wykrycie sygnałów z egzoplanet będzie wymagało kompleksu satelitów albo instalacji na odwrotnej stronie Księżyca. Byłoby to ładne, ciche miejsce do stworzenia zestawu, który nie byłby ograniczony przez ziemską jonosferę i atmosferę – powiedział Sciola.
Więcej informacji:
- Nightside radio could help reveal exoplanet details
- Incorporating Inner Magnetosphere Current-driven Electron Acceleration in Numerical Simulations of Exoplanet Radio Emission
Źródło: Rice University
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Ilustracja przedstawiająca egzoplanetę. Tęczowe plamy to intensywność emisji radiowej, w większości pochodząca z nocnej strony. Białe linie to linie pola magnetycznego. Ilustracja autorstwa Anthony'ego Sciola
