Άρθρα

Χρησιμοποιώντας την συστοιχία χαμηλής συχνότητας (Low Frequency Array ή LOFAR) υπό Ολλανδική καθοδήγηση οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ασυνήθιστα ραδιοκύματα που προέρχονται από τον ερυθρό νάνο  GJ1151. Τα ραδιοκύματα φέρουν την ενδεικτική υπογραφή του σέλαος που προκαλείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ ενός αστέρα και του πλανήτη του. Η εκπομπή ραδιοσυχνοτήτων από την αλληλεπίδραση αστέρα-πλανήτη έχει προβλεφθεί για πάνω από τριάντα χρόνια, αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν καταφέρει να διακρίνουν το στίγμα τους. Αυτή η μέθοδος, που είναι δυνατή μόνο με ένα ευαίσθητο ραδιοτηλεσκόπιο όπως το LOFAR, ανοίγει την πόρτα σε ένα νέο τρόπο ανακάλυψης των εξωπλανητών στην κατοικήσιμη ζώνη και στη μελέτη του περιβάλλοντος στο οποίο βρίσκονται.

Οι ερυθροί νάνοι είναι ο πιο άφθονος τύπος αστέρα στον Γαλαξία μας, αλλά είναι πολύ μικρότεροι και πιο ψυχροί από τον δικό μας Ήλιο. Αυτό σημαίνει για να είναι κατοικήσιμος ένας πλανήτης, πρέπει να είναι πολύ πιο κοντά στον αστέρα του από ό, τι είναι η Γη στον Ήλιο. Οι ερυθροί νάνοι έχουν επίσης πολύ ισχυρότερα μαγνητικά πεδία από τον Ήλιο, πράγμα που σημαίνει ότι ένας κατοικήσιμος πλανήτης γύρω από έναν ερυθρό νάνο εκτίθεται σε έντονη μαγνητική δραστηριότητα. Αυτό μπορεί να θερμαίνει τον πλανήτη και ακόμη και να διαβρώσει την ατμόσφαιρα του. Οι εκπομπές ραδιοσυχνοτήτων που σχετίζονται με αυτή τη διαδικασία είναι ένα από τα λίγα διαθέσιμα εργαλεία για να μετρηθεί η ισχύς αυτού του αποτελέσματος.

«Η κίνηση του πλανήτη μέσα από το ισχυρό μαγνητικό πεδίο ενός ερυθρού  νάνου λειτουργεί σαν ηλεκτρικός κινητήρας με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί και το δυναμό του ποδηλάτου. Αυτό το φαινόμενο  παράγει ένα τεράστιο ηλεκτρικό φορτίο που κινείται και τροφοδοτεί  το σέλας και την εκπομπή ραδιοκυμάτων στον αστέρα». λέει ο Dr. Harish Vedantham, κύριος συγγραφέας της μελέτης και ένας από τους επιστημονικούς συνεργάτες του Ολλανδικού Ινστιτούτου Ραδιοαστρονομίας (ASTRON).

Εξαιτίας του αδύναμου μαγνητικού πεδίου του Ήλιου και τη μεγαλύτερη απόσταση του από τους πλανήτες, παρόμοια ηλεκτρικά  δυναμικά δεν παράγονται στο ηλιακό σύστημα. Ωστόσο, η αλληλεπίδραση της Ιώς, δορυφόρου του Δία, με το μαγνητικό του πεδίο δημιουργεί μια παρόμοια φωτεινή εκπομπή ραδιοσυχνοτήτων, ακόμη και ξεπερνώντας τον Ήλιο σε επαρκώς χαμηλές συχνότητες.

«Εμείς προσαρμόσαμε τη γνώση από δεκαετίες παρατηρήσεων των ραδιοκυματικών εκπομπών του Δία στην περίπτωση αυτού του άστρου», δήλωσε ο Δρ Joe Callingham, μεταδιδακτορικός συνεργάτης της ASTRON και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Μια αναβαθμισμένη εκδοχή της αλληλεπίδρασης του συστήματος Δια-Ιώς έχει προβλεφθεί εδώ και καιρό με τη μορφή ενός συστήματος αστέρων-πλανητών και η εκπομπή που παρατηρήσαμε ταιριάζει πολύ καλά στη θεωρία».

Η ομάδα επικεντρώνεται τώρα στην εξεύρεση παρόμοιων εκπομπών από άλλα αστέρια. «Γνωρίζουμε τώρα ότι σχεδόν κάθε ερυθρός νάνος φιλοξενεί επίγειους πλανήτες, έτσι πρέπει να υπάρχουν και άλλοι αστέρες που να παρουσιάζουν παρόμοια εκπομπή. Θέλουμε να μάθουμε πώς αυτό επηρεάζει την αναζήτησή μας για μια άλλη Γη γύρω από ένα άλλον αστέρα», λέει ο Δρ. Callingham.

Η ομάδα χρησιμοποιεί εικόνες από τη συνεχή έρευνα του βόρειου ουρανού που ονομάζεται LOFAR Two Meter Sky Survey (LoTSS), της οποίας ο Δρ Tim Shimwell, επιστημονικός συνεργάτης της ASTRON και συν-συγγραφέας της μελέτης, είναι ο κύριος υπεύθυνος. «Με την ευαισθησία του LOFAR, αναμένουμε να βρούμε περίπου 100 τέτοια συστήματα στην ηλιακή γειτονιά. Το LOFAR θα είναι το καλύτερο εργαλείο  για τέτοιου είδους επιστήμη μέχρι να ενεργοποιηθεί η πλατφόρμα Square Kilometer.» αναφέρει ο Δρ Shimwell.

Η ομάδα αναμένει ότι αυτή η νέα μέθοδος εντοπισμού εξωπλανητών θα ανοίξει έναν νέο τρόπο κατανόησης του περιβάλλοντος τους. «Ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι να καθοριστεί ποια είναι η επίδραση της μαγνητικής δραστηριότητας του αστέρα στην κατοικησιμότητα  του εξωπλανήτη και οι ραδιοκυματικές εκπομπές είναι ένα μεγάλο κομμάτι του πάζλ». είπε ο Δρ. Vedantham. «Η δουλειά μας έχει δείξει ότι αυτός ο τρόπος είναι βιώσιμος με τη νέα γενιά των ραδιοτηλεσκόπιων και μας τοποθετεί σε ένα συναρπαστικό μονοπάτι».

Περισσότερα στις δημοσιεύσεις:            

H. K. Vedantham et al. Coherent radio emission from a quiescent red dwarf indicative of star–planet interaction, Nature Astronomy (2020). DOI: 10.1038/s41550-020-1011-9

Benjamin J. S. Pope et al, No Massive Companion to the Coherent Radio-emitting M Dwarf GJ 1151, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/2041-8213/ab5b99