Czy egzoplanety podobne do Ziemi mają pola magnetyczne?
Emisje radiowe pochodzące z odległości około 12 lat świetlnych od Układu Słonecznego ujawniają możliwe oddziaływania magnetyczne między gwiazdą YZ Ceti a jej potencjalną skalistą planetą okrążającą ją po bliskiej orbicie.
Wizja artystyczna interakcji pomiędzy egzoplanetą a jej gwiazdą. Plazma emitowana z gwiazdy jest odchylana przez pole magnetyczne egzoplanety, a następnie oddziałuje z polem magnetycznym gwiazdy, powodując zorzę polarną na gwieździe i emisję fal radiowych.
Źródło: National Science Foundation/Alice Kitterman
Ziemskie pole magnetyczne robi więcej niż tylko utrzymuje igły kompasu zwrócone w tym samym kierunku. Pomaga również zachować podtrzymującą życie atmosferę ziemską, odbijając cząstki o wysokiej energii i plazmę regularnie wyrzucane ze Słońca. Naukowcy zidentyfikowali teraz potencjalnego kandydata na planetę wielkości Ziemi w innym układzie słonecznym jako głównego kandydata do posiadania pola magnetycznego – YZ Ceti b, skalistą planetę krążącą wokół gwiazdy oddalonej o około 12 lat świetlnych od Ziemi.
Naukowcy Sebastian Pineda i Jackie Villadsen obserwowali powtarzający się sygnał radiowy pochodzący z gwiazdy YZ Ceti za pomocą radioteleskopu Karl G. Jansky Very Large Array. Badania przeprowadzone przez Pinedę i Villadsen mają na celu zrozumienie interakcji pola magnetycznego między odległymi gwiazdami a okrążającymi je planetami. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
Poszukiwanie potencjalnie nadających się do zamieszkania światów w innych układach słonecznych zależy częściowo od możliwości określenia, czy skaliste, podobne do Ziemi egzoplanety rzeczywiście mają pola magnetyczne – mówi Joe Pesce z NSF. Te badania pokazują nie tylko, że ta konkretna skalista egzoplaneta prawdopodobnie ma pole magnetyczne, ale zapewniają obiecującą metodę znalezienia kolejnych.
Pole magnetyczne planety może zapobiegać niszczeniu atmosfery tej planety przez cząstki wyrzucane z jej gwiazdy, wyjaśnia Pineda, astrofizyk z University of Colorado. To, czy planeta przetrwa z atmosferą, może zależeć od tego, czy ma ona silne pole magnetyczne, czy nie.
Sygnał radiowy z innej gwiazdy
Zobaczyłam to, czego nikt wcześniej nie widział – wspomina Villadsen, astronom z Bucknell University, moment, w którym po raz pierwszy wyizolowała sygnał radiowy podczas weekendowego przeglądania danych w swoim domu.
Naukowcy teoretyzują, że gwiezdne fale radiowe, które wykryli, są generowane przez interakcje między polem magnetycznym egzoplanety a gwiazdą, wokół której krąży. Aby jednak takie fale radiowe były wykrywalne na duże odległości, muszą być bardzo silne. Podczas gdy pola magnetyczne były wcześniej wykrywane u masywnych egzoplanet wielkości Jowisza, zrobienie tego w przypadku stosunkowo małej egzoplanety wielkości Ziemi wymaga innej techniki.
Ponieważ pola magnetyczne są niewidoczne, trudno jest określić, czy odległa planeta rzeczywiście je posiada, wyjaśnia Villadsen. To, co robimy, to szukanie sposobu, aby je zobaczyć, powiedziała. Szukamy planet, które są naprawdę blisko swoich gwiazd i są podobnej wielkości co Ziemia. Planety te są zbyt blisko swoich gwiazd, aby można było na nich żyć, ale ponieważ znajdują się tak blisko, planeta przebija się przez masę rzeczy spadających z gwiazdy.
Jeżeli planeta ma pole magnetyczne i przedziera się przez wystarczającą ilość materiału z gwiazdy, spowoduje to, że gwiazda zacznie emitować jasne fale radiowe.
Mały czerwony karzeł YZ Ceti i jego znana egzoplaneta YZ Ceti b stanowiły idealną parę, ponieważ planeta znajduje się tak blisko gwiazdy, że okrąża ją w zaledwie kilka dni. (Dla porównania, planeta mająca najkrótszą orbitę w Układzie Słonecznym to Merkury, który okrąża Słońce w 88 dni). Kiedy plazma z YZ Ceti odbija się od pola magnetycznego planety, oddziałuje ona następnie z polem magnetycznym samej gwiazdy, która generuje wystarczające silne fale radiowe, aby można je było obserwować z Ziemi.
Siła tych fal radiowych może być następnie zmierzona, co pozwoli naukowcom określić, jak silne może być pole magnetyczne planety.
Zorze polarne na innym świecie?
To dostarcza nam nowych informacji o środowisku wokół gwiazd – powiedział Pineda. Nazywamy to „kosmiczną pogodą”.
Wysokoenergetyczne cząsteczki słoneczne i czasami ogromne wybuchy plazmy tworzą pogodę słoneczną bliżej domu, wokół Ziemi. Te wyrzuty ze Słońca mogą zakłócić globalną telekomunikację i spowodować zwarcie elektroniki w satelitach, a nawet na powierzchni Ziemi. Interakcja pomiędzy pogodą słoneczną a ziemskim polem magnetycznym i atmosferą tworzy również zjawisko zorzy polarnej.
Oddziaływania pomiędzy YZ Ceti b a jej gwiazdą również powodują powstawanie zorzy, ale z istotną różnicą: zorza występuje na samej gwieździe.
W rzeczywistości widzimy zorzę na gwieździe – to właśnie jest ta emisja radiowa – wyjaśnia Pineda. Na planecie również powinna występować zorza, jeżeli ma ona własną atmosferę.
Oboje badacze zgadzają się, że chociaż YZ Ceti b jest jak dotąd najlepszym kandydatem na skalistą egzoplanetę z polem magnetycznym, nie jest to sprawa zamknięta. To naprawdę może być to, powiedziała Villadsen. Ale myślę, że będzie jeszcze wiele prac uzupełniających, zanim pojawi się naprawdę mocne potwierdzenie fal radiowych powodowanych przez planetę.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
