På nuværende tidspunkt kan forskere kun kigge efter planeter ud over vores solsystem med indirekte midler. Afhængig af metoden vil dette involvere kigge efter tegn på transit foran en stjerne (Transit Photometry), måling af en stjerne for tegn på wobble (Doppler Spectroscopy), kigge efter lys reflekteret fra en planetens atmosfære (Direct Imaging) og en dræbt af andre metoder.
Baseret på visse parametre er astronomer derefter i stand til at bestemme, om en planet er potentielt beboelig eller ikke. Imidlertid frigav et team af astronomer fra Holland for nylig en undersøgelse, hvor de beskriver en ny tilgang til exoplanet-jagt: på udkig efter tegn på aurorae. Da dette er resultatet af interaktion mellem en planetes magnetfelt og en stjerne, kan denne metode være en genvej til at finde liv!
For at nedbryde det er vekselvirkningen mellem et magnetfelt og de ladede partikler, der regelmæssigt udsendes af en stjerne (aka solvind), hvad der forårsager aurorae. Desuden producerer nærværet af dette fænomen radiobølger, der har en tydelig underskrift, der kan detekteres af radioobservatorier her på Jorden. Dette er netop, hvad de hollandske-baserede astronomer gjorde ved hjælp af Low Frequency Array (LOFAR).
LOFAR er en multifunktionssensorrray, der er parret med en computer- og netværksinfrastruktur til at håndtere ekstremt store datamængder. Kernen i matrixen ("superterp") består af et netværk af otteogtreds stationer koncentreret i den nordøstlige del af Holland med 14 yderligere stationer i nabolandet Tyskland, Frankrig, Sverige, Storbritannien, Irland, Polen og Letland.
Som de viser i deres undersøgelse, der for nylig blev vist i tidsskriftet Natur, LOFAR var i stand til at registrere den type lavfrekvente radiobølger, der blev forudsagt fra en nærliggende stjerne - GJ 1151, en M-type rød dværg over 25 lysår fra Jorden. Som Harish Vedantham, en personaleforsker ved ASTRON og hovedforfatteren af studiet, forklarede i en pressemeddelelse fra NYU:
”Planetens bevægelse gennem en rød dværgs stærke magnetfelt fungerer som en elektrisk motor meget på samme måde som en cykeldynamo fungerer. Dette genererer en enorm strøm, der driver aurorae og radioemission på stjernen. ”
Disse former for stjerne-planet-interaktioner er blevet forudsagt i over tredive år, delvis baseret på den aurora-aktivitet, der er blevet observeret i solsystemet. Mens solens magnetfelt ikke er stærkt nok til at producere disse typer radioemissioner andre steder i solsystemet, er der set lignende aktivitet med Jupiter og dens største måner.
For eksempel producerer interaktioner mellem Jupiters stærke magnetfelt og Io (det inderste af dets største måner) auroraer og lyse radioemissioner, der endda overskrider solen ved tilstrækkelig lave frekvenser. Dette var dog første gang astronomer har opdaget og dechiffreret denne slags radiosignaler fra et andet stjernesystem.
Som Joe Callingham, en ASTRON postdoktor og en medforfatter af studiet, indikerede:
”Vi tilpassede viden fra årtier med radioobservationer af Jupiter til tilfældet med denne stjerne. En opskaleret version af Jupiter-Io er længe forudsagt at eksistere i stjerne-planet-systemer, og den emission, vi observerede, passer meget godt til teorien. ”
Deres fund blev bekræftet af et andet team, hvis forskning er detaljeret i en undersøgelse, der optrådte i The Astrophysical Journal Letters. Til deres undersøgelse stolede Pope og hans kolleger på data leveret af instrumentet med høj nøjagtighed radial hastighed Planet Searcher North (HARPS-N) på Galileo National Telescope (TNG), der ligger på øen La Palma, Spanien.
Ved hjælp af disse spektroskopiske data var teamet i stand til at udelukke muligheden for, at de observerede radiosignaler fra GJ 1151 blev produceret ved interaktion med en anden stjerne. Som Benjamin J. S. Pope, en NASA Sagan Fellow ved New York University og hovedforfatter på det andet papir, forklarede:
”Interaktive binære stjerner kan også udsende radiobølger. Ved hjælp af optiske observationer til opfølgning søgte vi efter bevis for en stjernekammerat, der var maskeret som en exoplanet i radiodataene. Vi udelukkede dette scenario meget stærkt, så vi tror, at den mest sandsynlige mulighed er en jordstørrelse planet for lille til at opdage med vores optiske instrumenter. ”
Disse fund er særlig betydningsfulde, fordi de er relateret til et rødt dværgstjernesystem. Sammenlignet med vores sol er røde dværge små, kølige og svage, men er også den mest almindelige type stjerne i universet - og tegner sig for 75% af stjernerne i Mælkevejen alene. Røde dværge er også meget gode kandidater til at finde jordbaserede planeter placeret i en cirkumsolær beboelig zone (HZ).
Dette er eksemplificeret af nylige opdagelser som Proxima b (den nærmeste exoplanet ud over vores solsystem) og de syv planeter, der kredser om TRAPPIST-1. Disse og andre fund har ført astronomer til at konkludere, at de fleste røde dværge kredser om mindst en jordbunden (aka. Stenet) planet.
Røde dværge er imidlertid også kendt for deres stærke magnetfelter og variable natur, hvilket betyder, at stjerner, der kredser rundt i deres HZ'er, ville blive udsat for intens magnetisk og flare aktivitet. Resultater som disse har vakt betydelig tvivl om, hvorvidt en planet beliggende i HZ for en rød dværg kunne understøtte livet i meget lang tid.
På grund af dette forudsiger videnskabsmænd, at enhver planet, der kredser med en rød dværgstjernes HZ, har brug for et stærkt magnetfelt for at sikre, at solbrændere og ladede partikler ikke fuldstændigt striber deres atmosfærer væk og gør dem fuldstændig ubeboelige. Derfor tilbyder denne opdagelse ikke kun en ny og unik måde at undersøge miljøet omkring eksoplaneter, den tilbyder også et middel til at bestemme, om de er beboelige.
Ved at søge efter lavfrekvente radioemissioner kunne astronomer ikke kun registrere eksoplaneter, men også måle styrken af deres magnetfelter og intensiteten af deres stjernestråling. Disse fund vil gå meget langt mod at bestemme, hvorvidt stenede planeter, der kredser om røde dværgstjerner, er i stand til at støtte liv.
Pave og hans kolleger ser nu ud til at bruge denne metode til at finde lignende emissioner fra andre stjerner. Inden for 20 lysår efter vores solsystem er der mindst 50 røde dværgstjerner, og mange af disse har allerede vist sig at have mindst en planet, der kredser omkring dem. Både Vedanthams og Pope's hold forventer, at denne nye metode åbner en ny måde at finde og karakterisere exoplaneter på.
”Det langsigtede mål er at bestemme, hvilken indflydelse stjernens magnetiske aktivitet har på en exoplanets beboelsesevne, og radioemissioner er et stort stykke af dette puslespil,” sagde Vedantham. ”Vores arbejde har vist, at dette er levedygtigt med den nye generation af radioteleskoper og bragt os på en spændende sti.”
Sørg for at tjekke denne video af den nylige opdagelse, høflighed af ASTRON:
