2023 Autora: Kaylee MacAlister | [email protected]. Última modificació: 2023-05-21 07:59
Els astrònoms han descobert una emissió radiofònica inusual d'una estrella tranquil·la, que s'explica millor per les interaccions amb un planeta proper. En aquest cas, el moviment d’electrons al llarg de les línies del camp magnètic genera potents aurores a la gamma radiofònica als pols de l’estrella. Es coneix un mecanisme similar per a un parell de planeta satèl·lit del sistema solar (Júpiter i Io), però és la primera vegada que es registra per a un parell estrella-exoplaneta. El descobriment podria constituir la base d’un nou mètode per explorar planetes extrasolars, segons escriuen els autors a la revista Nature Astronomy.
Per regla general, les estrelles ordinàries no són fonts fortes d’ones de ràdio amb freqüències inferiors a 150 megahertzs. Es creu que, en el cas d’observar aquest tipus de radiació, es genera a regions inhomogènies de la corona a alçades d’almenys un radi de l’estrella. En particular, la radiació de baixa freqüència del Sol es pot utilitzar per determinar l'estructura de la corona, les expulsions massives i el clima espacial.
Tots els casos registrats d’emissions de ràdio notables procedents d’estrelles a freqüències de gigahertz s’associen a processos no tèrmics a les capes externes. A més, la immensa majoria d’aquestes fonts pertanyen a un dels tipus d’objectes amb activitat magnètica, com ara estrelles flamarades (AD Leo), lluminàries amb rotació ràpida (FK Combustion) o binàries properes (Algol). A freqüències més baixes de centenars de megahertzs, l’única font estel·lar coneguda d’emissió de ràdio és el Ceti UV intermitent, un prototip de la classe de variables corresponent.
Astrònoms de cinc països, liderats per Harish Vedantham, d’ASTRON, van descobrir un cas únic de radiació de baixa freqüència amb l’interferòmetre europeu de baixa freqüència LOFAR d’una única nana vermella de classe M, anomenada GJ 1151, situada a vuit parsecs de distància. té una atmosfera tranquil·la i una rotació feble, és a dir, no és capaç de generar ones de ràdio tan potents de forma independent.
Segons les dades del satèl·lit Gaia, la llum es va trobar en el marc de la comparació d’objectes del catàleg LOFAR amb estrelles a no més de 20 parsecs de la Terra. Es va escollir la distància màxima per augmentar les possibilitats de detectar fonts amb poca lluminositat absoluta i per reduir la probabilitat de superposar diferents fonts. Les emissions de ràdio de GJ 1151 es van registrar en una sessió d’observació de cada quatre realitzades durant el mes. Tenia un alt grau de polarització (64 ± 6 per cent), que, juntament amb l’alta variabilitat, exclou una coincidència accidental amb un objecte extragalàctic.
A més dels paràmetres de GJ 1151 que no són adequats per generar ones de ràdio, aquesta radiació va resultar ser diferent dels esclats d’estrelles coneguts, que es poden dividir en dos grans tipus. La primera inclou radiació de girosincrotró incoherent (similar a les tempestes de ràdio solar), que es caracteritza per una baixa polarització, una temperatura de brillantor no superior a 1010 kelvin, un ampli rang espectral i una durada de moltes hores. La segona classe és la radiació coherent (similar a ràfegues d’emissió de ràdio solar) amb una polarització circular elevada, una banda instantània de radiació estreta i una durada de segons a minuts. En contrast amb aquests dos tipus, la radiació de GJ 1151 va durar més de vuit hores, era pràcticament independent de la freqüència de 120 a 167 megahertzs i tenia una polarització circular elevada.
Els astrònoms van arribar a la conclusió que això només s’explica satisfactòriament per la suposició de la presència d’un exoplaneta en òrbita propera, que fa una revolució en diversos dies. En aquest cas, el moviment del planeta a través de la magnetosfera de l'estrella (i les nanes de classe M solen tenir camps magnètics forts), de fet, crea un motor elèctric, com una dinamo. Com a resultat, sorgeixen forts corrents d’electrons que, en apropar-se als pols magnètics de l’estrella, generen potents ones de ràdio i aurores a la seva atmosfera.
Es coneix un procés similar al sistema solar: és així com sorgeix l’emissió de ràdio de Júpiter. Aquest planeta també té un camp magnètic notable i, associat a una activitat volcànica constant, l’atmosfera del satèl·lit Io, situat a prop del gegant gasós, juga el paper d’una font de partícules carregades. Com a resultat, en condicions adequades, sorgeix una inestabilitat maser d’electrons ciclotrons, que sincronitza les fases de la radiació de les partícules carregades i condueix a una radiació coherent direccional. Es fixa a la Terra amb una periodicitat que correspon a la freqüència de la revolució d'Io al voltant de Júpiter. Cal destacar que a baixes freqüències, Júpiter fins i tot resulta ser més brillant que el Sol.
Es va predir un fenomen similar per a les estrelles fa més de trenta anys, però mai s’havia observat fins ara. Els autors suggereixen que, en aquest cas, la radiació s'associa amb "feixos de ràdio" polars a l'estrella, però teòricament es pot associar a la magnetosfera del planeta. No obstant això, per a això, el camp magnètic de l'exoplaneta ha de ser molt fort, cosa que pot ser el cas d'un Júpiter calent, i els planetes semblants a la Terra es troben molt més sovint en nanes M, per a les quals no es preveuen camps magnètics potents..
A mesura que continuï l'enquesta radiofònica sobre l'interferòmetre LOFAR, es descobriran més sistemes, aproximadament un centenar, segons les estimacions dels astrònoms. Com que tots pertanyen als voltants solars, és possible que siguin estudiats per altres mètodes, inclòs el mètode de les velocitats radials. Això permetrà estimar de forma independent el període orbital de l'exoplaneta i la seva massa, de manera que es pugui verificar la correcció del model.
Anteriorment, els astrònoms van descobrir que els camps magnètics dels júpiter calents són moltes vegades més forts que les prediccions teòriques, van suggerir buscar exoplanetes amb un camp magnètic mitjançant el radiotelescopi FAST i van demostrar el paper protector del camp magnètic de la Terra.