Emissioni radio sono state rilevate da un esopianeta

Emissioni radio sono state rilevate da un esopianeta

Bagliore invisibile

Trovare pianeti nell’Universo è piuttosto difficile. Lo dico nonostante il fatto che due pianeti nei cieli della Terra si allineeranno domani per formare uno degli oggetti più luminosi visti da centinaia di anni. Ma mentre il brillante Giove e Saturno sono sempre visibili a occhio nudo, Nettuno non è stato osservato direttamente fino al 1846, nonostante si trovi nel nostro sistema solare. Non abbiamo iniziato a scoprire pianeti fuori il sistema solare fino a 150 anni dopo Nettuno. Come Nettuno, li troviamo (anche se indirettamente), attraverso la luce visibile. Tuttavia un team internazionale di ricercatori potrebbe aver appena effettuato il primo rilevamento di un esopianeta attraverso le emissioni radio create dall’aurora del pianeta.

Una simulazione del gigante gassoso “Giove Caldo” Tau Boötis Ab che orbita intorno alla sua stella madre a un settimo della distanza di Mercurio che orbita intorno al nostro Sole. La sua atmosfera e la corona della sua stella si stanno forse toccando. – c SpaceEngine Pro di Autore

Guidato dal ricercatore postdoc della Cornell Jake D. Turner, Philippe Zakara dell’Observatoire de Paris e Jean-Mathias Greissmeier dell’Université d’Orléans, il team ha un articolo di prossima pubblicazione su Astronomia &amplificazione; Astrofisica basato sul rilevamento teorico di exoauroa. Utilizzando l’antenna LOFAR (LOw Frequency ARray) Low Band Antenna con base nei Paesi Bassi, i dati delle emissioni radio sono stati catturati da tre sistemi solari: 55 Cancri, Upsilon Andromedae e Tau Boötis. Ognuno di questi sistemi contiene esopianeti noti. La ricerca non era per scoprire nuovo esopianeti, ma verificare se i pianeti conosciuti in questi sistemi possono essere rilevati cercando i segnali radio. I pianeti emettono segnali radio creati dalle interazioni tra i loro campi magnetici e il plasma o “vento solare” che si irradia dalle loro stelle madri. Quando il plasma di una stella si impiglia nella bolla magnetica intorno a un pianeta – la magnetosfera – l’aurora visibile si crea proprio come le luci del nord e del sud che vediamo sul nostro pianeta. L’aurora crea anche emissioni radio che viaggiano anni luce attraverso lo spazio.

L’Osservatorio LOFAR è un array composto da 20.000 singole antenne radio concentrate in 48 cluster separati all’interno dell’intero array. c LOFAR / ASTRON CC di 3.0

Provato e testato

Attualmente, abbiamo solo una manciata di metodi per rilevare mondi lontani al di fuori del nostro sistema solare. I due più efficaci sono la spettroscopia doppler (o il metodo della velocità radiale) e il metodo del transito. Conoscete l’effetto doppler nelle onde sonore. Una sirena di passaggio dell’ambulanza suona più alta quando si avvicina, ma più bassa quando si allontana. Anche le onde luminose sperimentano l’effetto doppler. Quando un oggetto si avvicina, la sua luce viene spostata in una parte più blu dello spettro visibile. Quando un oggetto si allontana da noi, la sua luce viene spostata nella parte più rossa dello spettro. Le stelle con i pianeti mostrano sia la luce blu che quella rossa spostata perché sono letteralmente traballanti avanti e indietro mentre vengono trascinate dalla gravità dei loro pianeti orbitanti. L’oscillazione è misurata come la “velocità radiale” della stella o la velocità che sta viaggiando verso o lontano da noi durante il corso dell’oscillazione.

Visualizzazione della velocità radiale o spettroscopia doppler
metodo di rilevamento esopianeta c – NASA

Il secondo è il metodo di transito che viene utilizzato dalle missioni di caccia ai pianeti come TESS e Keplero. Queste missioni vedono le sagome di esopianeti lontani. Mentre questi pianeti orbitano intorno alle stelle che li ospitano, bloccano una parte della luce delle stelle dalla nostra prospettiva, proiettando un’ombra misurabile nello spazio – un transito. Il transito ci parla delle dimensioni del pianeta, della distanza dalla sua stella madre e della durata del suo anno. Usando entrambi i metodi, migliaia di esopianeti sono stati scoperti.

Visualizzazione del metodo di rilevamento degli esopianeti in transito – c NASA

Un Giove Caldo Rumoroso

Il rilevamento delle emissioni radio aggiunge un nuovo possibile metodo di caccia agli esopianeti. Dei tre sistemi solari osservati, il sistema stellare Tau Boötis ha mostrato un risultato promettente che il team ritiene possa essere un’emissione radio da un pianeta. Il Tau Boötis risiede a 51 anni luce dalla Terra nella costellazione di Boötes. Il sistema contiene una stella di classe F (Tau Boötis A) circa il 50% più grande del nostro Sole e 3 volte più luminosa. La stella ha una nana rossa di classe M (Tau Boötis B) che orbita a una distanza di 220 AU; più di 7 volte la distanza che Nettuno orbita intorno al nostro Sole. La stella principale F ha un noto esopianeta gigante gassoso chiamato Tau Boötis Ab. Tau Boötis Ab è stato in realtà uno dei primi esopianeti scoperti nel 1996 con la spettroscopia doppler.

Le immagini composite dell'Osservatorio a raggi X Chandra e del telescopio spaziale Hubble mostrano le aurore a raggi X iperenergetiche di Giove. L'immagine a sinistra è delle aurore quando l'espulsione della massa coronale ha raggiunto Giove, l'immagine a destra è quando le aurore si sono abbassate. Le aurore sono state innescate da un'espulsione di massa coronale dal Sole che ha raggiunto il pianeta nel 2011. Immagine: Raggi X: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al, Ottica: NASA/STScI
Abbiamo visto aurora sui giganti del gas anche sui giganti del gas più vicini a casa. Queste immagini composite dell’Osservatorio a raggi X Chandra e del telescopio spaziale Hubble mostrano le aurore a raggi X iperenergetiche di Giove. Le aurore sono state innescate da un’espulsione di massa coronale dal Sole che ha raggiunto il pianeta nel 2011. Immagine: Raggi X: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al, Ottica: NASA/STScI

Ci sono forti prove che il segnale radio del sistema Tau Boötis proviene dal pianeta stesso. Tau Boötis Ab è un gigante gassoso “Giove Caldo” che orbita un settimo la distanza che Mercurio orbita intorno al nostro Sole. Il suo anno è di soli 3 giorni. La vicinanza alla stella rende il Tau Boötis Ab un candidato ideale per l’osservazione delle emissioni radio. Impigliato così da vicino nel plasma stellare, il campo magnetico del pianeta si sovralimenta creando emissioni radio a milioni di volte più forte di Giove.

L’emissione radio planetaria può essere più potente dell’emissione della stella che distingue l’una dall’altra. Il segnale rilevato mostrava anche un grado di polarizzazione che ci si aspetta da un’emissione radio planetaria aurorale che si distingue anche da altri oggetti astronomici. Tuttavia, i brillamenti e gli scoppi stellari possono a volte essere polarizzati, il che significa che la sorgente radio potrebbe provenire dal Tau Boötis B, la stella nana compagna, come le stelle nane M sono note per i violenti brillamenti solari. Come osserva il team: “sono necessarie osservazioni successive per confermare la presenza di questo debole segnale, e successivamente verificarne l’origine”.

Intensità del segnale radio proveniente da una delle osservazioni del Tau Boötis. Il confronto mostra la rilevazione tra i fasci “ON” puntati verso il sistema stellare e i fasci “OFF” puntati lontano dal sistema utilizzato per confrontare e contrastare un potenziale segnale rispetto al rumore di fondo.
c Turner, Zakara, Greissmeier et al 2020

Magnetosfere abitabili

Se davvero il segnale ha avuto origine dal Tau Boötis Ab, potremmo assistere a una nuova era di rilevamento degli esopianeti. È giusto che questa nuova era sia inaugurata da Tau Boötis Ab. Gli Hot Jupiter sono stati alcuni dei primi pianeti scoperti dalla spettroscopia doppler perché la loro massa e l’orbita vicina alle loro stelle hanno reso più pronunciato il “traballante” di quelle stelle madri. Ho anche un’affinità personale con questo pianeta come osservatorio dove ho iniziato la mia carriera scientifica – l’Osservatorio Trottier dell’Università Simon Fraser -. ha replicato le osservazioni del doppler che ha mostrato la presenza di Giove Caldo al Tau Boötis A.

Misurazioni della velocità radiale della stella Tau Boötis A dell’osservatorio SFU Trottier. Queste misure mostrano l’oscillazione di spinta/trazione della stella mentre Hot Jupiter Tau Boötis Ab orbita intorno alla stella. c. Osservatorio di SFU Trottier

Quello che una volta era il regno degli osservatori professionali di decenni fa può essere riprodotto in modo più ampio da ambiti in tutto il mondo come quello di SFU. Forse tra qualche decennio in più, anche i centri più piccoli sperimenteranno lo stesso effetto nella tecnologia basata su LOFAR, dove ascoltiamo l’aurora di mondi lontani negli osservatori pubblici o anche a casa. Oltre a un nuovo strumento di rilevamento, l’implicazione di questa scoperta è che abbiamo un modo per determinare la forza della magnetosfera di un mondo lontano – rilevante per l’abitabilità. L’atmosfera terrestre è protetta dal nostro campo magnetico che impedisce ai venti solari di trasportare la nostra atmosfera nello spazio – letteralmente spazzata via dal Sole – come è successo all’atmosfera di Marte, un tempo più densa.

Nel frattempo, mentre affiniamo nuovi metodi per trovare i pianeti là fuori nel cosmo, assicuratevi di cercare di catturare la congiunzione Giove/Saturno qui nel nostro sistema solare il 21 dicembre.st. Universe Today sta ospitando una festa della Stella Virtuale per (si spera) trasmettere una visione chiara da qualche parte del pianeta che possiamo poi sperimentare indirettamente dato il nostro tempo qui nel nord-ovest del Pacifico. È possibile connettersi alla festa della Stella Virtuale utilizzando il link qui sotto. (L’ora di inizio è ancora in fase di definizione. Controllare il link dello stream per gli aggiornamenti).

Altro da esplorare

Cornell postdoc rileva una possibile emissione radio esopianeta | Cornell Chronicle

La ricerca di emissioni radio dai sistemi esoplanetari 55 Cancri, upsilon Andromedae e tau Boötis utilizzando le osservazioni a fascio LOFAR (aanda.org)

Rilevare gli esopianeti attraverso le loro esoaurora – L’universo oggi

https://carlsaganinstitute.cornell.edu/

Emissione radio da un esopianeta – Jake Turner – YouTube

LOFAR – ASTRON – L’osservatorio utilizzato per la scoperta

[1210.1864] Origine delle emissioni radio indotte da maser ciclotrone elettronico a nani ultra-cool: correnti di accoppiamento magnetosferazione-ionosfera (arxiv.org) (Articolo ad accesso libero)

Osservatorio Trottier in grado di vedere il pianeta al di fuori del nostro sistema solare | Il picco (the-peak.ca)Jack Madden Art (artstation.com) – Artista dell’immagine in primo piano