V současnosti mohou vědci hledat planety mimo naši sluneční soustavu pouze pomocí nepřímých prostředků. V závislosti na metodě to bude zahrnovat hledání známek tranzitů před hvězdou ( Tranzitní fotometrie ), měření hvězdy na známky kolísání ( Dopplerova spektroskopie ), hledající světlo odražené od atmosféry planety ( Přímé zobrazování ) a spoustou dalších metod.
Na základě určitých parametrů jsou pak astronomové schopni určit, zda je planeta potenciálně obyvatelná nebo ne. Tým astronomů z Nizozemska však nedávno vydal studii ve kterém popisují nový přístup k lovu exoplanet: hledání známek polárních září. Protože jsou výsledkem interakce mezi magnetickým polem planety a hvězdou, tato metoda by mohla být zkratkou k nalezení života!
Abychom to rozbili, interakce mezi magnetickým polem a nabitými částicemi, které jsou pravidelně emitovány hvězdou (aka. sluneční vítr), jsou příčinou polárních září. Přítomnost tohoto jevu navíc produkuje rádiové vlny, které mají zřetelnou signaturu, kterou mohou detekovat rádiové observatoře zde na Zemi. To je přesně to, co astronomové sídlící v Nizozemsku použili Nízkofrekvenční pole (LOFAR).
LOFAR ‚superterp‘, část jádra rozšířeného dalekohledu umístěného v Nizozemsku. Kredit: LOFAR/ASTRON
LOFAR je víceúčelové pole senzorů, které je spárováno s počítačem a síťovou infrastrukturou, aby zvládlo extrémně velké objemy dat. Jádro pole („ superterp “) tvoří síť třiceti osmi stanic soustředěných na severovýchodě Nizozemska a dalších 14 stanic v sousedním Německu, Francii, Švédsku, Spojeném království, Irsku, Polsku a Lotyšsku.
Jak uvádějí ve své studii, která se nedávno objevila v časopise Příroda , LOFAR byl schopen detekovat typ nízkofrekvenčních rádiových vln, které byly předpovězeny z blízké hvězdy – GJ 1151, červeného trpaslíka typu M, vzdáleného 25 světelných let od Země. Jak Harish Vedantham, vědecký pracovník společnosti ASTRON a hlavní autor studie, vysvětlil na NYU tiskové prohlášení :
„Pohyb planety přes silné magnetické pole červeného trpaslíka funguje jako elektrický motor podobně jako dynamo na jízdním kole. To generuje obrovský proud, který pohání polární záře a rádiové emise na hvězdě.“
Tyto druhy interakcí hvězda-planeta byly předpovězeny již více než třicet let, částečně na základě aktivity polární záře, která byla pozorována ve Sluneční soustavě. Zatímco magnetické pole Slunce není dostatečně silné, aby produkovalo tyto typy rádiových emisí jinde ve Sluneční soustavě, podobná aktivita byla pozorována u Jupiteru a jeho největších měsíců.
Snímky z rentgenové observatoře Chandra a Hubbleova vesmírného dalekohledu ukazující polární záře na Jupiteru. Poděkování: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al (rentgen); NASA/STScI (optický)
Například interakce mezi silným magnetickým polem Jupiteru a Io (nejvnitřnější z jeho největších měsíců) vytváří polární záře a jasné rádiové emise, které dokonce zastiňují Slunce na dostatečně nízkých frekvencích. Bylo to však poprvé, kdy astronomové detekovali a dešifrovali tento druh rádiových signálů z jiného hvězdného systému.
Jako Joe Callingham, postdoktorand ASTRON a spoluautor studie, uvedeno :
„Upravili jsme poznatky z desetiletí rádiového pozorování Jupiteru na případ této hvězdy. Již dlouho se předpokládá, že v systémech hvězd-planet bude existovat zvětšená verze Jupiter-Io a emise, kterou jsme pozorovali, velmi dobře odpovídají teorii.“
Jejich zjištění potvrdil druhý tým, jehož výzkum je podrobně popsán ve studii, která se objevila v The Astrophysical Journal Letters .Ve své studii se Pope a jeho kolegové spoléhali na údaje poskytnuté společností Vysoká přesnost radiální rychlosti Planet Searcher North (HARPS-N) nástroj na Národní dalekohled Galileo (TNG), který se nachází na ostrově La Palma ve Španělsku.
Umělcův obraz ukazuje planetu Proxima b obíhající kolem červeného trpaslíka Proxima Centauri, hvězdy nejbližší Sluneční soustavě. Kredit: ESO/M. Kornmesser
Pomocí těchto spektroskopických dat byl tým schopen vyloučit možnost, že pozorované rádiové signály přicházející z GJ 1151 byly produkovány interakcí s jinou hvězdou. Benjamin J. S. Pope, člen NASA Sagan na New York University a hlavní autor druhého článku, vysvětlil :
„Vzájemné interakce dvojhvězdy mohou také vysílat rádiové vlny. Pomocí optických pozorování jsme hledali důkazy o hvězdném společníkovi, který se v rádiových datech maskoval jako exoplaneta. Tento scénář jsme velmi silně vyloučili, takže si myslíme, že nejpravděpodobnější možností je planeta velikosti Země, která je příliš malá na to, aby ji bylo možné detekovat našimi optickými přístroji.
Tyto nálezy jsou zvláště významné, protože souvisí s hvězdným systémem červeného trpaslíka. Ve srovnání s naším Sluncem jsou červení trpaslíci malí, chladní a slabí, ale jsou také nejběžnějším typem hvězd ve vesmíru – tvoří 75 % hvězd samotné v Mléčné dráze. Červení trpaslíci jsou také velmi dobrými kandidáty pro nalezení pozemských planet umístěných v cirkumsolární obyvatelné zóně (HZ).
To je ilustrováno nedávnými objevy, jako je Další b (nejbližší exoplaneta za naší sluneční soustavou) a sedm planet, které obíhají TRAPPIST-1 . Tyto a další poznatky vedly astronomy k závěru, že většinu červených trpaslíků obíhá alespoň jedna pozemská (neboli kamenná) planeta.
Umělcův obraz ukazuje několik planet obíhajících kolem ultrachladného červeného trpaslíka TRAPPIST-1. Kredit: ESO
Červení trpaslíci jsou však také známí svými silnými magnetickými poli a proměnlivou povahou, což znamená, že hvězdy obíhající v jejich HZ by byly vystaveny intenzivním magnetickým a aktivita vzplanutí . Nálezy, jako jsou tyto, vyvolaly značné pochybnosti o tom, zda planeta umístěná v HZ červeného trpaslíka může podporovat život po velmi dlouhou dobu.
Z tohoto důvodu vědci předpovídají, že každá planeta obíhající kolem HZ červeného trpaslíka by potřebovala a silné magnetické pole aby bylo zajištěno, že sluneční erupce a nabité částice zcela nestrhnou jejich atmosféru a neučiní je zcela neobyvatelnými. Tento objev proto nejen nabízí nový a jedinečný způsob, jak zkoumat prostředí kolem exoplanet, ale také nabízí způsob, jak určit, zda jsou obyvatelné.
Hledáním nízkofrekvenčních rádiových emisí mohli astronomové nejen detekovat exoplanety, ale také změřit sílu jejich magnetických polí a intenzitu záření jejich hvězdy. Tato zjištění povedou dlouhou cestu k určení, zda jsou kamenné planety, které obíhají kolem červených trpaslíků, schopné podporovat život.
Umělecká ilustrace hypotetické exoplanety obíhající kolem červeného trpaslíka. Obrazový kredit: NASA/ESA/G. slanina (STScI)
Pope a jeho kolegové se nyní snaží použít tuto metodu k nalezení podobných emisí z jiných hvězd. V okruhu 20 světelných let od naší Sluneční soustavy se nachází nejméně 50 červených trpaslíků a u mnoha z nich již bylo zjištěno, že kolem nich obíhá alespoň jedna planeta. Jak Vedanthamův, tak Popeův tým předpokládají, že tato nová metoda otevře nový způsob hledání a charakterizace exoplanet.
'Dlouhodobým cílem je určit, jaký vliv má magnetická aktivita hvězdy na obyvatelnost exoplanety, a rádiové emise jsou velkým kouskem této skládačky,' řekl Vedantham. 'Naše práce ukázala, že je to životaschopné s novou generací radioteleskopů a postavilo nás na vzrušující cestu.'
Nezapomeňte se podívat na toto video o nedávném objevu, s laskavým svolením společnosti ASTRON:
