For tiden kan forskere bare se etter planeter utover vårt solsystem med indirekte midler. Avhengig av metoden, vil dette innebære å se etter tegn på transitter foran en stjerne (Transit Photometry), måle en stjerne for tegn på wobble (Doppler Spectroscopy), se etter lys reflektert fra en planetens atmosfære (Direct Imaging), og en mange andre metoder.
Basert på visse parametere kan astronomer deretter bestemme om en planet er potensielt beboelig eller ikke. Imidlertid slapp et team av astronomer fra Nederland nylig en studie der de beskriver en ny tilnærming for eksoplanettjakt: på jakt etter tegn på aurorae. Siden dette er et resultat av samspill mellom et planetens magnetfelt og en stjerne, kan denne metoden være en snarvei til å finne liv!
For å bryte det ned, er samspill mellom et magnetfelt og de ladede partiklene som regelmessig sendes ut av en stjerne (aka solvind) det som forårsaker aurorae. Dessuten produserer nærværet av dette fenomenet radiobølger som har en tydelig signatur som kan oppdages av radioobservatorier her på jorden. Dette er nettopp hva de nederlandske astronomene gjorde ved hjelp av Low Frequency Array (LOFAR).
LOFAR er en flerbrukssensorgruppe som er parret med en datamaskin og nettverksinfrastruktur for å håndtere ekstremt store datamengder. Kjernen i matrisen (“superterpen”) består av et nettverk av trettiåtte stasjoner konsentrert i nordøst i Nederland med 14 ekstra stasjoner i nabolandet Tyskland, Frankrike, Sverige, Storbritannia, Irland, Polen og Latvia.
Som de indikerer i studien sin, som nylig dukket opp i tidsskriftet Natur, LOFAR var i stand til å oppdage den type lavfrekvente radiobølger som ble spådd fra en nærliggende stjerne - GJ 1151, en M-type rød dverg over 25 lysår fra Jorden. Som Harish Vedantham, en stabsforsker ved ASTRON og hovedforfatter av studien, forklarte i en pressemelding fra NYU:
”Bevegelsen til planeten gjennom et sterkt magnetfelt av en rød dverg fungerer som en elektrisk motor på samme måte som en sykkeldynamo fungerer. Dette genererer en enorm strøm som driver aurorae og radioutslipp på stjernen. ”
Denne typen stjerne-planet-interaksjoner er blitt spådd i over tretti år, delvis basert på aurora-aktiviteten som er blitt observert i solsystemet. Selv om solens magnetfelt ikke er sterkt nok til å produsere denne typen radioutslipp andre steder i solsystemet, har lignende aktivitet blitt sett med Jupiter og dens største måner.
For eksempel gir interaksjoner mellom Jupiters sterke magnetfelt og Io (den innerste av de største månene) auroraer og lyse radioutslipp som til og med overgår solen ved tilstrekkelig lave frekvenser. Dette var imidlertid første gang astronomer oppdager og dechiffrerte denne typen radiosignaler fra et annet stjernesystem.
Som Joe Callingham, en postdoktor i ASTRON og en medforfatter av studien, indikerte:
”Vi tilpasset kunnskapen fra flere tiår med radioobservasjoner av Jupiter til saken om denne stjernen. En oppskalert versjon av Jupiter-Io har lenge blitt spådd å eksistere i star-planet-systemer, og utslippet vi observerte passer teorien veldig bra. ”
Resultatene ble bekreftet av et andre team hvis forskning er detaljert i en studie som dukket opp i The Astrophysical Journal Letters. For studien deres stolte Pope og kollegene på data levert av instrumentet med høy nøyaktighet radial hastighet Planet Searcher North (HARPS-N) på Galileo National Telescope (TNG), som ligger på øya La Palma, Spania.
Ved hjelp av disse spektroskopiske dataene kunne teamet utelukke muligheten for at radiosignalene som ble observert fra GJ 1151 ble produsert av interaksjoner med en annen stjerne. Som Benjamin J. S. Pope, en NASA Sagan Fellow ved New York University og hovedforfatter på andre papir, forklarte:
"Interagere binære stjerner kan også avgi radiobølger. Ved å bruke optiske observasjoner for å følge opp, søkte vi etter bevis på at en stjerne følgesvenn maskerte som en exoplanet i radiodataene. Vi utelukket dette scenariet veldig sterkt, så vi tror den mest sannsynlige muligheten er en jordstørrelse planet for liten til å oppdage med våre optiske instrumenter. ”
Disse funnene er spesielt viktige fordi de er relatert til et rødt dvergstjernersystem. Sammenlignet med solen vår, er røde dverger små, kule og svake, men er også den vanligste stjernetypen i universet - og står for 75% av stjernene i Melkeveien alene. Røde dverger er også veldig gode kandidater for å finne jordbaserte planeter som ligger i en sirkumsolar beboelig sone (HZ).
Dette eksemplifiseres av nylige funn som Proxima b (den nærmeste eksoplaneten utenfor vårt solsystem) og de syv planetene som går i bane rundt TRAPPIST-1. Disse og andre funn har ført til at astronomer konkluderer med at de fleste røde dverger er i bane rundt minst en landlig (aka. Steinete) planet.
Imidlertid er røde dverger også kjent for sine sterke magnetfelt og varierende natur, noe som betyr at stjerner som kretser rundt i HZ-ene deres, vil bli utsatt for intens magnetisk og blussende aktivitet. Funn som disse har kastet betydelig tvil om en planet som befinner seg i HZ til en rød dverg eller ikke, kan støtte livet veldig lenge.
På grunn av dette spår forskere at enhver planet som går i bane med en rød dvergstjernens HZ, vil trenge et sterkt magnetfelt for å sikre at solfakser og ladede partikler ikke fullstendig striper atmosfærene sine og gjør dem fullstendig ubeboelige. Derfor gir denne oppdagelsen ikke bare en ny og unik måte å undersøke omgivelsene rundt eksoplaneter, den tilbyr også et middel til å avgjøre om de er beboelige.
Ved å søke etter lavfrekvente radioutslipp, kunne astronomer ikke bare oppdage eksoplaneter, men også måle styrken til magnetfeltene og intensiteten til stjernestrålingen. Disse funnene vil gå langt i retning av å bestemme om steinete planeter som går i bane rundt røde dvergstjerner er i stand til å støtte livet.
Pope og kollegene ser nå ut til å bruke denne metoden for å finne lignende utslipp fra andre stjerner. I løpet av 20 lysår etter vårt solsystem er det minst 50 røde dvergstjerner, og mange av disse har allerede vist seg å ha minst en planet som kretser rundt dem. Både Vedanthams og Pope-teamene forventer at denne nye metoden vil åpne for en ny måte å finne og karakterisere eksoplaneter på.
"Det langsiktige målet er å bestemme hvilken innvirkning stjernens magnetiske aktivitet har på en eksoplanets beboelighet, og radioutslipp er en stor del av dette puslespillet," sa Vedantham. "Arbeidet vårt har vist at dette er levedyktig med den nye generasjonen radioteleskoper og har satt oss på en spennende vei."
Sørg for å sjekke ut denne videoen av det nylige funnet, med tillatelse fra ASTRON:
