Po raz pierwszy w historii wykryto możliwy sygnał radiowy z egzoplanety

Nawet najsłabsze „mrugnięcie” gwiazdy może pozwolić odkryć nowy świat. Podobnie jak krótkie przerwy w świeceniu gwiazdy mogą oznaczać, że między nią a nami znalazła się orbitująca planeta, podobne obserwacje i poszukiwania odległych miejsc można prowadzić w radiowym paśmie emisji. A przynajmniej tego naukowcy próbują.

Zakłada się, że tak jak planety w Układzie Słonecznym, tak i daleko położone egzoplanety powinny emitować silne promieniowanie radiowe. Za każdym razem jest to skutek interakcji między planetą a jej gwiazdą. Przebiega on następująco: gwiazda wypuszcza strumień gorącego gazu i cząsteczek zwany słonecznym wiatrem. Docierając w pobliże planety wchodzi on w kontakt z jej polem magnetycznym. Większa część wiatru zostaje odepchnięta od powierzchni, ale niewielka ilość „ślizgając się” po powierzchni pola przyśpiesza w stronę biegunów planety.

To, co wyłapują urządzenia do detekcji radiowej na Ziemi to w istocie zmiany w prędkości wiatru. Rejestrowane emisje mają kształt skupionej wiązki dającej się złapać, gdy jest ona skierowana wprost w stronę obserwatora. Z perspektywy widza na Ziemi przybiera ona formę gwałtownych „wybuchów” czy „wystrzałów” (ang. bursts). Nazywamy to zorzowym promieniowaniem radiowym planet (ang. auroral kilometric radiation, AKR).

W przypadku Ziemi emisja o częstotliwości między 50 a 500 kHz i mocy od miliona do 10 mln watów następuje nad biegunami na wysokości trzech średnic planety. Gdyby obserwator tej emisji z innej części Drogi Mlecznej posługiwał się identyczną metodologią badań pola magnetycznego jak ziemscy naukowcy, mógłby z tych danych wyciągnąć informacje na temat struktury Ziemi, atmosfery czy nawet warunków do istnienia życia (pole magnetyczne jest tarczą chroniącą żywe organizmy przed promieniowaniem słonecznym).

fot. Uniwersytet w Cornell/mat. pras.

- Obserwacja AKR jest obecnie najbardziej obiecującą metodą wykrywania egzoplanetarnych pól magnetycznych – przekonuje astronom Jake Turner z uniwersytetu Cornell. W swojej niedawnej analizie przekonuje, że wiedza na temat emisji AKR pozwala odkrywać sekrety planet, których nie sposób zobaczyć instrumentami do analizy pasma widzialnego.

Przy nasłuchu radiowym w poszukiwaniu egzoplanet koniecznością jest odseparowywanie szumu Układu Słonecznego. Od kilku lat służy do tego program BOREALIS. Przy jego tworzeniu wykorzystano emisje Jowisza i zasymulowano sytuację, gdyby miały one dobiegać z bardzo daleka. Technika porównawcza zadziałała i zdołano złowić kilka potencjalnych AKR-ów, w tym jeden w tym roku, mający źródła w interakcji między gwiazdą GJ 1151 a planetą o rozmiarach Ziemi.

Jako, że odnalezionych z pomocą BOREALIS kandydatów na AKR-y trzeba najpierw potwierdzić powtórnymi obserwacjami pasma radiowego, Turner i jego koledzy sięgnęli po holenderski radioteleskop niskich częstotliwości LOFAR. Skupili się na trzech miejscach z potwierdzonymi egzoplanetami: Copernicus (55 Cancri), Titawin (Ypsilon Andromedae) oraz widoczną gołym okiem gwiazdę w konstelacji Wolarza, Tau Boötis.

Właśnie ten trzeci system gwiezdny, odległy od Ziemi o 51 lat świetlnych, zademonstrował emisje zgodne z założeniami dotyczącymi Jowisza (w częstotliwości 14-21 Mhz). O tym, że binarny system Tau Boötis ma gorącą planetę (Tau Boötis b) przypominającą naszego gazowego olbrzyma wiadomo było 1996 roku. Nieco masywniejszą od Słońca gwiazdę okrąża w 3,3 dni. W systemie jest jeszcze druga gwiazda – czerwony karzeł.

- Jesteśmy przekonani, że zarejestrowaliśmy emisje właśnie Tau Boötis b. Siła i polaryzacja sygnału radiowego oraz dane o polu magnetycznym planety zgadzają się z teoretycznymi założeniami opartymi na badaniach Jowisza – przekonuje Turner, którego praca została opublikowana w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.

Astronom dodaje w informacji prasowej, że aby wykluczyć słoneczne rozbłyski jako teoretyczne źródło (dość słabego jednak) sygnału, konieczne jest dodatkowe potwierdzenie nasłuchami z innych radioteleskopów (jak NenuFAR czy LOFAR-LBA). Jeżeli tak się stanie, można zacząć całkiem poważnie traktować detekcję zorzowego promieniowania radiowego jako nową metodę poszukiwania nowych światów.