Австралійські та голландські дослідники несподівано виявили радіохвилі, що надходять від далеких зір — червоних карликів. Такі сплески радіохвиль можуть вказувати на невидимі екзопланети, що потенційно уможливлює появу нового методу відкриття екзопланет.

«Ми виявили сигнали від 19 далеких червоних карликів, чотири з яких можна найкраще пояснити існуванням планет, що обертаються навколо цих зір», — сказав Жозеф Каллінґем (Joseph Callingham), провідний дослідник з Лейденського університету та голландської національної обсерваторії ASTRON.

Це дивне випромінювання науковці зареєстрували за допомогою надзвичайно чутливого радіотелескопа — Низькочастотної антени (Low Frequency Array, LOFAR) в Нідерландах. Результати спостережень вони оприлюднили в журналі Nature Astronomy. Натомість в Astrophysical Journal Letters ця ж група дослідників опублікувала другу статтю, в якій на основі даних спостережень від космічного апарата NASA «Супутник для пошуку екзопланет методом транзитів» (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS) показала, що радіовипромінювання не виникло внаслідок невідомого процесу в зорях. Воно, ймовірно, спричинене взаємодією зір із невидимими прямо екзопланетами.

«Ми давно знаємо, що планети Сонячної системи випромінюють потужні радіохвилі, коли їх магнітні поля взаємодіють із сонячним вітром, але радіосигнали від планет поза межами Сонячної системи ще не були отримані», — зазначив Бенжамін Поуп (Benjamin Pope) з Університету Південного Квінсленду, головний автор другої статті.

Цей процес — взаємодія магнітних полів із сонячним вітром — спричиняє появу полярних сяйв, які можна побачити на полюсах Землі, Юпітера, Сатурна та інших планет. Заряджені частинки, що швидко рухаються від Сонця, притягуються до полюсів магнітним полем планети і стикаються з молекулами газу в атмосфері. Внаслідок цього виникає не тільки видиме світло, але й сильні радіохвилі.

«Якби я міг перетворити ваші очі на радіоприймачі, ви б побачили, що полярне сяйво на Юпітері навіть затьмарює Сонце на частоті 40 МГц», — підкреслив Каллінґем. Тепер LOFAR зареєстрував ці сигнали від планет в інших зоряних системах. Каллінґем каже, що наукова група впевнена: радіосигнали є свідченням наявності екзопланет.

Враження художника від взаємодії зоря — екзопланета. Фото з сайту https://cosmosmagazine.com.

«Дуже важко для такого типу випромінювання знайти процес, що пов’язаний із зорями», — зауважив Каллінґем. «Це тому, що випромінювання має сильну кругову поляризацію. Хоча деякі з активних зір можуть мати незвичні процеси в короні, які ми досі не розуміємо, в нашій вибірці є чотири зорі, які, ймовірно, є найзвичайнісінькими зорями, які ви можете собі уявити: вони дуже повільно обертаються і зовсім не активні. «Для цих зір таке випромінювання має сенс лише в тому випадку, якщо воно зумовлене наявністю екзопланети».

Сплески радіовипромінювання виникають внаслідок взаємодій, схожих на ті, які астрономи спостерігають між Юпітером та Іо, його супутником з вулканами. Іо викидає речовину в космос, частинки якої потрапляють в магнітосферу Юпітера й спричиняють появу полярних сяйв, більш потужних, ніж ті, що можна спостерігати на Землі.

Науковці використовували систему Юпітер—Іо, щоб зрозуміти їхні далекі спостереження, зазначив Каллінґем. «Наша модель цього радіовипромінювання від зір червоних карликів — це збільшена версія Юпітера та Іо: екзопланета в магнітному полі зорі, яка постачає потоки частинок, що так само спричиняють яскраві полярні сяйва».

Полярне сяйво на Юпітері. Відео з сайту https://cosmosmagazine.com.

Це нове дослідження ґрунтується на минулорічних результатах, коли ця ж група науковців виявила екзопланету GJ 1151, що обертається навколо червоного карлика на відстані 30 світлових років від нас, за допомогою чітких сплесків радіохвиль від її полярного сяйва. Тепер дослідники додали спостереження ще 18 червоних карликів з чотирма потенційними екзопланетами.

«Ми не можемо бути на 100% впевненими, що вказані нами чотири зорі мають екзопланети, але, достеменно, взаємодія планети і зорі — це найкраще пояснення того, що ми бачимо», — сказав Поуп. «Подальші спостереження виключають планети, масивніші за Землю, але немає заперечень проти того, що ці радіохвилі не надходять від екзопланети малих розмірів».

Зараз наукова група працює над підтвердженням екзопланет за допомогою інших методів виявлення, зокрема методом радіальних швидкостей за допомогою спостережень на телескопі Хобі-Еберлі в Техасі (США) та в обсерваторії Калар-Альто (Іспанія).

Метод радіовипромінювання також може стати новим способом відкриття екзопланет. «Цей метод суттєво відмінний від методів транзитів чи радіальних швидкостей», — наголосив Каллінґем. «Зокрема, він чутливіший до об’єктів меншої маси». Крім цього, також може допомогти астрономам краще зрозуміти магнітні поля екзопланет.

«На прикладі Сонячної системи ми знаємо, що наявність планетного магнітного поля, ймовірно, дуже важливо для того, щоб планета була придатною для життя», — додає Каллінґем. «Магнітне поле Землі захищає нашу атмосферу в умовах сонячної активності. Натомість, Марс не має магнітного поля, і його атмосфера зазнала сильного розрідження».

Це також важливий крок для радіоастрономії в цілому. До цього часу астрономи за допомогою радіотелескопів могли бачити лише зорі поблизу. Тепер вони можуть бачити зорі набагато далі; нині LOFAR дає можливість спостерігати зорі на відстані 165 світлових років від Землі.

«Ми бачимо з LOFAR тільки вершину айсберга», — зауважив Каллінґем. «Антена площею квадратний кілометр (Square Kilometre Array, SKA) буде майже на порядок більш чутливою, тому ми зможемо знайти ще багато, багато таких систем, тих, що слабкіші та ближчі до Землі, і тих, що лежать далеко».

SKA — масив радіотелескопів в Австралії та Південній Африці — нині в стадії будівництва і згідно з планами має розпочати спостереження у 2029 році.

За інф. з сайту https://cosmosmagazine.com