Nature Astronomy: Мощные радиоволны от далеких звезд могут стать новым способом открытия экзопланет

Австралийские и голландские исследователи неожиданно обнаружили радиоволны, исходящие от далеких красных карликов. Эти выбросы могут указывать на невидимые планеты - потенциально знаменуя новый способ открытия экзопланет, пишет Nature Astronomy.

«Были обнаружены сигналы от 19 далеких красных карликов, четыре из которых лучше всего объясняются существованием планет, вращающихся вокруг них», - говорит Джозеф Каллингем (Joseph Callingham), ведущий исследователь из Лейденского университета и голландской национальной обсерватории ASTRON.

Эти странные выбросы были обнаружены чрезвычайно чувствительным радиотелескопом Low Frequency Array (LOFAR) в Нидерландах. Также команда использовала данные со спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), чтобы подтвердить, что радиоизлучение не было вызвано неизвестным процессом в звездах - вместо этого они, вероятно, были вызваны взаимодействие звезд со скрытыми планетами.

«Мы давно знаем, что планеты нашей Солнечной системы излучают мощные радиоволны, поскольку их магнитные поля взаимодействуют с солнечным ветром, но радиосигналы с планет за пределами нашей Солнечной системы еще не были приняты», - говорит ведущий автор Бенджамин Поуп (Benjamin Pope) из Университета Южного Квинсленда.

Этот процесс - взаимодействие магнитных полей с солнечным ветром - приводит в движение полярные сияния, наблюдаемые на полюсах Земли, Сатурна, Юпитера и других планет. Быстро движущиеся заряженные частицы от Солнца притягиваются к полюсам магнитным полем планеты и сталкиваются с частицами газа в атмосфере, создавая свечение как оптического света, так и чрезвычайно ярких радиоволн.

«Если бы я мог превратить ваши глаза в радиоприемники, вы бы увидели, что полярное сияние на Юпитере даже затмевает Солнце на частоте 40 МГц», - говорит Каллингхэм.
Теперь LOFAR уловил эти сигналы от планет в других звездных системах.

«Такому типу излучения очень трудно исходить от звезды, - говорит ученый. — Это потому, что излучение сильно поляризовано по кругу. Хотя некоторые из наиболее активных звезд могут иметь сумасшедшие корональные процессы, которых мы не понимаем, в нашей выборке есть четыре звезды, которые, вероятно, являются самыми скучными звездами, которые вы можете себе представить - очень медленные вращатели и совсем неактивные. Для этих звезд это имеет смысл только в том случае, если излучение вызвано присутствием экзопланеты».

Выбросы будут создаваться взаимодействиями, аналогичными тем, которые наблюдаются между Юпитером и Ио, его вулканической луной. Ио выбрасывает материал в космос, питая Юпитер частицами, которые вызывают полярное сияние более мощное, чем те, что наблюдаются на Земле.

По словам Каллингема, команда использовала систему Юпитер-Ио, чтобы понять свои далекие наблюдения.

«Наша модель радиоизлучения наших [красных карликов] звезд — это увеличенная версия Юпитера и Ио, с планетой, окутанной магнитным полем звезды, которая питает материал огромными токами, которые аналогичным образом вызывают яркие полярные сияния».

Это новое исследование основано на результатах прошлого года, когда та же команда обнаружила экзопланету GJ 1151, вращающуюся вокруг красного карлика в 30 световых годах от нас, с помощью контрольных радиосигналов его полярного сияния.

Теперь они добавили наблюдения еще 18 красных карликов с четырьмя потенциально укрывающими планетами.

«Мы не можем быть на 100% уверены, что четыре звезды, которые, по нашему мнению, имеют планеты, действительно являются хозяевами планет, но мы можем сказать, что взаимодействие планеты и звезды - лучшее объяснение того, что мы видим, - говорит Поуп. - Последующие наблюдения исключили планеты более массивные, чем Земля, но нельзя сказать, что меньшая планета этого не сделает».

В настоящее время команда работает над подтверждением наличия экзопланет с использованием других методов обнаружения, а именно метода лучевых скоростей с использованием телескопа Хобби-Эберли в Техасе, США, и обсерватории Калар-Альто в Испании.

Этот метод радиоизлучения также может быть новым способом открытия экзопланет.

«Этот метод имеет совсем другие смещения, чем методы прохождения или лучевой скорости, - говорит Каллингем. - В частности, мы более чувствительны к объектам с меньшей массой».

Это также может помочь астрономам лучше понять магнитные поля экзопланет.

«Из нашей Солнечной системы мы знаем, что наличие планетарного магнитного поля, вероятно, очень важно для жизни на планете, - добавляет Каллингхэм. - Например, магнитное поле Земли защищает нашу атмосферу от солнечной активности. Напротив, у Марса нет магнитного поля, а его атмосфера сильно разорвана».

Это также важный шаг для радиоастрономии в целом. До сих пор астрономы могли видеть близлежащие звезды только с помощью радиотелескопов. Теперь они могут видеть звезды намного дальше; в настоящее время LOFAR может отслеживать звезды на расстоянии до 165 световых лет.

«Мы только видим верхушку айсберга с LOFAR, - говорит Каллингем. - Система Square Kilometre Array [SKA] будет почти на порядок более чувствительной, поэтому мы сможем найти намного больше таких систем - тех, что слабее и ближе к Земле, и тех, что далеко».

СКА - массив радиотелескопов в Австралии и Южной Африке - находится в стадии строительства и будет задействована для наблюдений в 2029 году.