Νέα στρατηγική αναζήτησης εξωπλανητών ισχυρίζεται την πρώτη ανακάλυψη
Το φεγγάρι του Δία Io - ο πιο ηφαιστειακός κόσμος του ηλιακού συστήματος - έχει εμπνεύσει έναν νέο τρόπο εύρεσης μακρινών εξωπλανητών. Καθώς το φεγγάρι περιφέρεται γύρω από τον Δία, έλκει το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη, δημιουργώντας φωτεινά σέλας στην ατμόσφαιρα του Δία. Ακόμα κι αν δεν μπορούσαμε να δούμε την ίδια την Io, τα τεράστια σέλας, που πάλλονται με τον ρυθμό ενός κρυμμένου σώματος σε τροχιά, θα μας έλεγαν ότι κάτι υπήρχε εκεί έξω.
Οι επιστήμονες υποψιάζονταν εδώ και καιρό ότι μια παρόμοια διαδικασία θα μπορούσε να λειτουργεί με μακρινούς πλανήτες και τα αστέρια γύρω από τα οποία βρίσκονται. Τώρα, για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι λένε ότι ανακάλυψαν έναν εξωπλανήτη χαρτογραφώντας τα σέλας του άστρου που τον φιλοξενεί, ανοίγοντας ένα νέο κεφάλαιο στην αναζήτηση χαρτογράφησης του γαλαξιακού θηριοτροφείου των αόρατων κόσμων.
Στη νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε χθες στο Nature Astronomy , οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια συλλογή από περίπου 20.000 μικρές κεραίες ραδιοφώνου διασκορπισμένες σε όλη την Ευρώπη για να ανιχνεύσουν τις ενδεικτικές εκλάμψεις του αστεριού. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι εκλάμψεις μπορούσαν να παραχθούν μόνο από έναν βραχώδη πλανήτη στο μέγεθος της Γης που χρειάζεται από μία έως πέντε ημέρες για να περιστραφεί γύρω από το αστέρι. Ένας τέτοιος πλανήτης θα ήταν ακριβώς στην άκρη της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου, όπου οι θερμοκρασίες είναι κατάλληλες για υγρό νερό.
Όπως συμβαίνει με τόσες πολλές νέες τεχνικές, αυτή υπόσχεται περισσότερες ανακαλύψεις στο μέλλον. «Αυτός θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος να ανακαλύψετε περισσότερους εξωπλανήτες από ό,τι μπορείτε με τις παραδοσιακές μεθόδους», δήλωσε ο Jonathan Nichols, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Leicester που δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος να διερευνήσουμε τους τύπους συστημάτων που συνήθως δυσκολευόμαστε να παρατηρήσουμε."
The Telltale Flare
Η διορατικότητα που επέτρεψε τη νέα ανακάλυψη ξεκίνησε πολύ πιο κοντά στο σπίτι. Γύρω από τον Δία, οι εκρήξεις της Ιώ εκπέμπουν αέριο πυκνό με φορτισμένα σωματίδια. Καθώς το φεγγάρι περιστρέφεται γύρω από τον πλανήτη υποδοχής του, αυτό το φορτισμένο αέριο περνάει στις γραμμές του μαγνητικού πεδίου του Δία «σαν να κόβει χορδές σε μια κιθάρα», είπε ο Nichols, ο οποίος μελετά τα μαγνητικά πεδία στο διάστημα. Τα κύματα που δημιουργούνται από αυτά τα μαγκιά ταξιδεύουν μέσα από τις γραμμές πεδίου και στον πλανήτη, όπου εκπέμπουν εκρήξεις ραδιοφωνικών εκπομπών που έρχονται και παρέρχονται καθώς το φεγγάρι περιστρέφεται γύρω από τον Δία.
Οι συγγραφείς της νέας εργασίας υποπτεύονται ότι βλέπουν ένα παρόμοιο μάδημα — αλλά αυτός είναι ένας πλανήτης που μαδάει τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου ενός αστεριού.
Η ομάδα ξεκίνησε αναλύοντας έναν χάρτη του ουρανού που φτιάχτηκε από τη Συστοιχία Χαμηλής Συχνότητας ή LOFAR, μια συλλογή από μικρές κεραίες ραδιοφώνου που μπορούν να λειτουργήσουν ως ένα τεράστιο πιάτο 1.500 χιλιομέτρων. Η LOFAR σαρώνει τον ουρανό εδώ και μια δεκαετία. Σε αυτό το διάστημα έχει συγκεντρώσει αρκετά δεδομένα για να δει πιο αμυδρά αντικείμενα από οποιαδήποτε προηγούμενη ραδιοφωνική έρευνα.
«Καταλήγεις να βρίσκεις νέα πράγματα όταν εμβαθύνεις», είπε ο Harish Vedantham, αστρονόμος στο Ολλανδικό Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας και κύριος συγγραφέας της νέας εργασίας.
Ο Vedantham και η ομάδα του χαρτογράφησαν όλες τις ραδιοφωνικές εκπομπές που εντόπισε η LOFAR. Στη συνέχεια επικάλυψαν αυτόν τον χάρτη με έναν άλλο χάρτη — αυτόν με τα αστέρια στον Γαλαξία μας, που φτιάχτηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia. Στη συνέχεια ξεχώρισαν τις πηγές που προέρχονταν από αστέρια και όχι από μακρινά αντικείμενα όπως οι γαλαξίες.
Με αυτόν τον τρόπο, βρήκαν το GJ 1151, ένα αχνό αστέρι με μια συγκλονιστικά μακρόβια εκπομπή. Το GJ 1151 ανήκει σε μια κατηγορία άστρων που ονομάζονται νάνοι Μ, οι οποίοι είναι μικροί, αμυδρό και εξαιρετικά συνηθισμένοι — αποτελούν περίπου το 70% όλων των άστρων στον Γαλαξία μας. Οι νάνοι Μ είναι συχνά εξαιρετικά μαγνητικά ενεργοί. Πολλοί περιστρέφονται γρήγορα, μερικές φορές περιστρέφονται σε όλη τη διαδρομή μέσα σε λίγες μόνο ώρες. Αυτή η περιστροφή μπορεί να δημιουργήσει φωτοβολίδες.
Αλλά το GJ 1151 είναι ένα πιο ήσυχο αστέρι, λιγότερο επιρρεπές σε ξεσπάσματα από τα αδέρφια του. Και η φωτεινή ραδιοφωνική δραστηριότητα που παρατήρησε η ομάδα του Vedantham διήρκεσε τουλάχιστον οκτώ ώρες - τη συνολική έκταση του χρόνου παρατήρησής τους. Μια τέτοια εκτεταμένη έκλαμψη δεν θα μπορούσε να προέρχεται από το εσωτερικό του ίδιου του αστεριού.
Η φωτοβολίδα του ραδιοφώνου είχε μια άλλη περίεργη ιδιότητα. Το φως του φαινόταν να δημιουργείται από ηλεκτρόνια που κινούνταν σε κύκλο. Αυτό δεν είναι αυτό που αναμένεται για μια συνηθισμένη ηλιακή έκλαμψη. Ωστόσο, θα ήταν λογικό εάν οι εκρήξεις προέρχονταν από φορτισμένα σωματίδια ενός πλανήτη που περιστρέφονται μέσα από το μαγνητικό πεδίο του άστρου.
Ως αποτέλεσμα, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η πηγή των ισχυρών ραδιοεκπομπών είναι ένας κρυμμένος πλανήτης στο μέγεθος της Γης. «Πιστεύω ότι αυτή η ομάδα έκανε εξαιρετικά καλή δουλειά στο να πειράξει, μέσω της διαδικασίας εξάλειψης, το καλύτερο σενάριο που θα μπορούσε να εξηγήσει αυτό που βλέπουν - έναν πλανήτη σε τροχιά», δήλωσε ο Gregg Hallinan, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. δεν αποτελεί μέρος της έρευνας.
Ωστόσο, δεν είναι όλοι απόλυτα πεπεισμένοι. Ο Evgenya Shkolnik, ένας αστροφυσικός που μελετά τις αλληλεπιδράσεις αστεριών-πλανήτων στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα, επισημαίνει ότι δεν υπάρχουν πολλές μελέτες για M νάνους στις χαμηλές συχνότητες που χαρτογραφήθηκαν από το LOFAR. «Η πραγματικότητα είναι ότι απλά δεν ξέρουμε τι κάνουν τα αστέρια σε αυτές τις συχνότητες, σε αυτές τις χρονικές κλίμακες», είπε. "Ναι, καθιστά απίθανο ότι θα ήταν μια γενική έκλαμψη, αλλά δεν σημαίνει ότι δεν θα μπορούσε να είναι κάποια γιγάντια υπερ-έκρηξη που είναι πραγματικά σπάνια."
Υπάρχουν μερικοί πιθανοί τρόποι για να επιβεβαιώσετε ότι η έκρηξη προέρχεται από έναν εξωπλανήτη. Οι ερευνητές θα μπορούσαν να συνεχίσουν να παρακολουθούν τα ραδιοκύματα του GJ 1151. Εάν βρουν τρεις ή τέσσερις ακόμη εκρήξεις που συμβαίνουν σε ένα κανονικό πρόγραμμα - ίσως μια έκρηξη για κάθε επανάσταση του πλανήτη - αυτό θα ήταν "το πρότυπο του χρυσού", είπε ο Χάλιναν.
Ή θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μία από τις καθιερωμένες μεθόδους κυνηγιού πλανητών, αν και η καθεμία έχει περιορισμούς. Η μέθοδος ακτινικής ταχύτητας παρακολουθεί τη βαρυτική έλξη ενός πλανήτη στο άστρο υποδοχής του, αλλά αυτή η τεχνική λειτουργεί καλύτερα για τεράστιους πλανήτες μεγέθους Δία. Εναλλακτικά, η μέθοδος διέλευσης παρακολουθεί μια βουτιά στο φως του άστρου που συμβαίνει όταν ένας πλανήτης περνά ανάμεσα στο αστέρι και τη Γη. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πλανήτης και το αστέρι πρέπει να ευθυγραμμιστούν άμεσα με τη γραμμή όρασής μας και οι εκτιμήσεις δείχνουν ότι λιγότερο από το 1% των πλανητών είναι τόσο τέλεια προσανατολισμένοι.
Μέχρι στιγμής, η επιβεβαίωση από αυτές τις συμπληρωματικές τεχνικές έχει αποδειχθεί άπιαστη. Σε σχετική εργασία, που δημοσιεύτηκε χθες στο The Επιστολές Αστροφυσικού Περιοδικού , ο Vedantham και οι συνεργάτες του αναφέρουν ότι δεν μπόρεσαν να βρουν κανέναν πλανήτη γύρω από το GJ 1151 χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας με ένα ειδικό όργανο κυνηγιού πλανητών στα Κανάρια Νησιά. Το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι οποιοσδήποτε τέτοιος πλανήτης πρέπει να είναι μικρότερος από πέντε γήινες μάζες.
Ένα άλλο έργο κυνηγιού πλανητών, η Carmenes, έχει μελετήσει περισσότερους από 300 M νάνους, συμπεριλαμβανομένου του GJ 1151. Η Carmenes θα πρέπει να είναι ευαίσθητη σε ακόμη μικρότερους κόσμους, αλλά η έρευνα δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί. Και ο Vedantham είπε ότι ακόμα κι αν η Carmenes δεν εντόπιζε τον πλανήτη γύρω από το GJ 1151, αυτό απλώς θα έβαζε χαμηλότερο ανώτατο όριο στην πιθανή μάζα του.
Οι περιορισμοί αυτών των άλλων τεχνικών δείχνουν γιατί μια εντελώς νέα μέθοδος εύρεσης εξωπλανητών είναι τόσο ευπρόσδεκτη. Οι επίγειοι πλανήτες είναι πολύ πιο συνηθισμένοι γύρω από τους νάνους Μ παρά γύρω από τους αέριους γίγαντες, γεγονός που υποδηλώνει ότι το LOFAR θα μπορούσε να βρει περισσότερες αλληλεπιδράσεις πλανητών-αστέρων.
«Δεν χρειάζεσαι καμία ειδική ρύθμιση», είπε ο Vedantham. "Θα πρέπει να υπάρχουν πολλά άλλα τέτοια."
Εκτίμησε ότι το LOFAR θα βρει από δεκάδες έως εκατοντάδες επιπλέον πλανήτες. Και η επερχόμενη Συστοιχία Τετραγωνικών Χιλιόμετρων, ένα έργο τέρας χιλιάδων ραδιοτηλεσκοπίων απλωμένων σε δύο ηπείρους, θα πρέπει να μπορεί να ανιχνεύει ακόμη χαμηλότερες συχνότητες, επιτρέποντάς της να βρει πολύ περισσότερους πλανήτες.
«Δεν θα εκπλαγώ αν [βρίσκει] πολλές εκατοντάδες έως χιλιάδες όταν λειτουργεί με πλήρη ευαισθησία», είπε ο Vedantham. "Ο ουρανός είναι γεμάτος νέα και ενδιαφέροντα πράγματα, αν είστε ευαίσθητοι σε αυτόν."
Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στις Wired.com .
