Нідерландські та австралійські астрономи за допомогою радіоінтерферометра LOFAR змогли відшукати пов'язане з червоними карликами низькочастотне радіовипромінювання, але не пов'язане з їхньою активністю. За словами вчених, це може свідчити про приховані у системі зорі екзопланети, які завдяки своєму магнітному полю створили радіосигнал, проходячи повз світило. Знайдені новим способом позасонячні планети дослідники описали у статті, опублікованій у Nature Astronomy.
Як шукають екзопланети?
З понад як чотирьох тисяч позасонячних планет, більшість були знайдені всього двома методами — за променевими швидкостями і за транзитом. Методом променевих швидкостей або методом Доплера планетну систему знаходять на основі зрушень довжини хвилі у зоряному світлі, які виникають через гравітаційне тяжіння планети до зірки. Так вивчаючи спектр світила, можна помітити, що зірка періодично трохи наближається, а потім знову віддаляється. В транзитному методі планета розглядається як характерне падіння світла зірки, коли повз неї по орбіті проходить планета. Тобто коли планета затуляє собою диск світила, ми це помічаємо і навіть можемо оцінити орбіти та маси планет.
Втім, ці методи не завжди доступні. Наприклад, метод Доплера підходить лише для масивних екзопланет на коротких орбітах, а транзит може або бути надто довгим (тобто у планети великий період обертання), або планета взагалі не проходить повз свою зорю. Так вважається, що спостереження транзиту у випадково обраній зірці становить менше одного відсотка.
До чого тут радіовипромінювання?
Завдяки вулканічному супутнику Юпітера Іо у нас з'явився ще один теоретичний спосіб шукати екзопланети. Так мережі радіотелескопів LOFAR, що працює у низькочастотному радіодіапазоні, вдалося зафіксувати пару за авроральним випромінюванням від взаємодії магнітосфери та іоносфери планети-гіганта з внутрішніми джерелами плазми від вулканічної активності на його супутнику. У своїй роботі вчені національної обсерваторії Нідерландів, і Університету Квінсленда в Австралії поекспериментували з виявленням екзопланет «наосліп» за допомогою LOFAR. Вони виявили 19 червоних карликів, які співпали з каталогом світил телескопа Gaia, але чотири з них з не мали високої магнітної активності, що не дало б їм потрапити у радіодані LOFAR. Специфічне низькочастотне випромінювання від них вчені можуть пояснити або наявністю у системах екзопланет, або невідомим досі механізмом вивільнення енергії з зірок.
Астрономи виявили когерентне низькочастотне радіовипромінювання зірок у 200 мегагерц, яке виявилося несхожим на маркери корональної або хромосферної активності світил. Низькочастотним випромінюванням супроводжуються викиди корональної маси у міжпланетний простір, але виявлені вченими джерела демонструють високий ступінь кругової поляризації. Це явне відхилення від характеристик випромінювання у більшості зірок головної послідовності, яке часто триває кілька годин з низькою або нульовою поляризацією, або складається з коротких (до 30 хвилин) високополяризованних сплесків.
Як воно вказує на планети?
Цей процес відрізняється від тих, які виробляють типові зіркові радіохвилі, які виходять від електронів високої енергії, що безладно обертаються у верхніх шарах атмосфери зірки. Замість цього він нагадує ті, які створюються взаємодією Юпітера зі своїм супутником Іо. Вони магнітно пов'язані між собою, що дозволяє електромагнітному випромінюванню сполучатися одне з одним. Обурення Іо, який проходить через середовище магнітного поля Юпітера, безпосередньо впливає на посилення аврорального радіовипромінювання, випромінюючи світлові хвилі від поверхні Юпітера, дуже схожі на ті, які виявили вчені.
Передбачувана екзопланета породжує авроральне радіовипромінювання, взаємодіючи із магнітосферою світила. J. Sebastian Pineda / Nature Astronomy, 2020
Високоенергетичні електрони з енергіями від десяти кілоелектронвольт до мегаелектронвольт не залежать від своїх світил, на що вказує відхилення між поверхневою щільністю потоку радіохвиль і числом Россбі. Вибірка також не вказує на чітку залежність від температури і щільності корони, що характерно для карликів. Таким чином астрономи припускають, що випромінювання свідчить про взаємодію зірки з іншим тілом, а зокрема — планетою.
Також ми розповідали, як LOFAR зафіксував радіоспалахи у системі Тау Волопаса, які ймовірно походять від екзопланети, а астрономи запідозрили наявність у потрійній зоряній системі GW Оріона планети-газового гіганта за зсувом газопилових дисків. А більше про екзопланети, методи їхнього виявлення та імовірність знайти на них життя можна почитати у нашому матеріалі «Що таке екзопланети? Вони схожі на Землю?».