Προς το παρόν, οι επιστήμονες μπορούν να αναζητήσουν πλανήτες πέρα από το ηλιακό μας σύστημα χρησιμοποιώντας έμμεσα μέσα. Ανάλογα με τη μέθοδο, αυτό συνεπάγεται την αναζήτηση σημείων διέλευσης μπροστά από ένα αστέρι (Transit Photometry), τη μέτρηση ενός αστεριού για σημάδια ταλάντευσης (Doppler Spectroscopy), αναζήτηση φωτός που αντανακλάται από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη (Direct Imaging) και πολλές άλλες μεθόδους.
Με βάση ορισμένες παραμέτρους, οι αστρονόμοι μπορούν στη συνέχεια να προσδιορίσουν εάν ένας πλανήτης είναι δυνητικά κατοικήσιμος ή όχι. Ωστόσο, μια ομάδα αστρονόμων από τις Κάτω Χώρες δημοσίευσε πρόσφατα μια μελέτη στην οποία περιγράφουν μια νέα προσέγγιση για το κυνήγι εξωπλανητών: αναζητώντας σημάδια αύρων. Καθώς αυτά είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του μαγνητικού πεδίου ενός πλανήτη και ενός άστρου, αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να είναι μια συντόμευση για την εύρεση ζωής!
Για να το σπάσει, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ ενός μαγνητικού πεδίου και των φορτισμένων σωματιδίων που εκπέμπονται τακτικά από ένα αστέρι (γνωστός και ως ηλιακός άνεμος) είναι αυτές που προκαλούν αύρες. Επιπλέον, η παρουσία αυτού του φαινομένου παράγει ραδιοκύματα που έχουν ξεχωριστή υπογραφή που μπορούν να ανιχνευθούν από ραδιο παρατηρητήρια εδώ στη Γη. Αυτό ακριβώς έπραξαν οι αστρονόμοι με έδρα την Ολλανδία χρησιμοποιώντας τη σειρά χαμηλής συχνότητας (LOFAR).
Το LOFAR είναι ένας πίνακας αισθητήρων πολλαπλών χρήσεων που συνδυάζεται με υπολογιστή και υποδομή δικτύου για τη διαχείριση εξαιρετικά μεγάλων όγκων δεδομένων. Ο πυρήνας του πίνακα (το "superterp") αποτελείται από ένα δίκτυο τριάντα οκτώ σταθμών συγκεντρωμένων στα βορειοανατολικά των Κάτω Χωρών με 14 επιπλέον σταθμούς στη γειτονική Γερμανία, Γαλλία, Σουηδία, Ηνωμένο Βασίλειο, Ιρλανδία, Πολωνία και Λετονία.
Όπως δείχνουν στη μελέτη τους, η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Φύση, Η LOFAR μπόρεσε να ανιχνεύσει τον τύπο ραδιοκυμάτων χαμηλής συχνότητας που προέβλεπε ένα κοντινό αστέρι - GJ 1151, ένας κόκκινος νάνος τύπου Μ πάνω από 25 έτη φωτός από τη Γη. Όπως εξήγησε ο Harish Vedantham, επιστήμονας προσωπικού στο ASTRON και ο κύριος συγγραφέας της μελέτης σε μια δήλωση τύπου της NYU:
«Η κίνηση του πλανήτη μέσα από το ισχυρό μαγνητικό πεδίο ενός κόκκινου νάνου ενεργεί σαν ηλεκτρικός κινητήρας με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί ένα δυναμό ποδηλάτου. Αυτό δημιουργεί ένα τεράστιο ρεύμα που τροφοδοτεί τις ακτίνες και τις εκπομπές ραδιοφώνου στο αστέρι. "
Αυτά τα είδη αλληλεπιδράσεων με αστέρια-πλανήτες έχουν προβλεφθεί για πάνω από τριάντα χρόνια, εν μέρει με βάση τη δραστηριότητα αυγής που έχει παρατηρηθεί στο Ηλιακό Σύστημα. Ενώ το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου δεν είναι αρκετά ισχυρό για να παράγει αυτούς τους τύπους ραδιοεκπομπών αλλού στο Ηλιακό Σύστημα, παρόμοια δραστηριότητα έχει παρατηρηθεί με τον Δία και τα μεγαλύτερα φεγγάρια του.
Για παράδειγμα, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ισχυρού μαγνητικού πεδίου του Δία και του Ιώ (του εσωτερικού των μεγαλύτερων φεγγαριών του) παράγουν αύρες και φωτεινές εκπομπές ραδιοφώνου που ακόμη και υπερέχουν του Ήλιου σε αρκετά χαμηλές συχνότητες. Ωστόσο, αυτή ήταν η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει και αποκρυπτογραφήσει τέτοια είδη ραδιοφωνικών σημάτων από άλλο σύστημα αστεριών.
Όπως ανέφερε ο Joe Callingham, μεταδιδακτορικός συνεργάτης της ASTRON και συν-συγγραφέας της μελέτης:
«Προσαρμόσαμε τη γνώση από δεκαετίες ραδιοφωνικών παρατηρήσεων του Δία στην περίπτωση αυτού του αστεριού. Μια κλιμακωτή έκδοση του Δία-Io έχει από καιρό προβλεφθεί ότι υπάρχει σε συστήματα αστεριών-πλανητών και η εκπομπή που παρατηρήσαμε ταιριάζει πολύ καλά στη θεωρία. "
Τα ευρήματά τους επιβεβαιώθηκαν από μια δεύτερη ομάδα της οποίας η έρευνα περιγράφεται λεπτομερώς σε μια μελέτη που εμφανίστηκε στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα Γράμματα. Για τη μελέτη τους, ο Πάπας και οι συνάδελφοί του βασίστηκαν σε δεδομένα που παρέχονται από το όργανο High Accuracy Radial velocity Planet Searcher North (HARPS-N) στο Εθνικό Τηλεσκόπιο Galileo (TNG), που βρίσκεται στο νησί La Palma της Ισπανίας.
Χρησιμοποιώντας αυτά τα φασματοσκοπικά δεδομένα, η ομάδα μπόρεσε να αποκλείσει την πιθανότητα τα ραδιοσήματα που παρατηρήθηκαν να προέρχονται από το GJ 1151 παράγονται από αλληλεπιδράσεις με άλλο αστέρι. Όπως εξήγησε ο Benjamin J. S. Pope, μέλος της NASA Sagan Fellow στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και επικεφαλής συγγραφέας στο δεύτερο έγγραφο:
«Τα αλληλεπιδρώντας δυαδικά αστέρια μπορούν επίσης να εκπέμπουν ραδιοκύματα. Χρησιμοποιώντας οπτικές παρατηρήσεις για παρακολούθηση, αναζητήσαμε στοιχεία για έναν αστρικό σύντροφο που μεταμφιέζεται ως εξωπλανήτης στα ραδιοφωνικά δεδομένα. Αποκλείσαμε αυτό το σενάριο πολύ έντονα, οπότε πιστεύουμε ότι η πιο πιθανή πιθανότητα είναι ένας πλανήτης μεγέθους Γης πολύ μικρός για να ανιχνευθεί με τα οπτικά μας όργανα.
Αυτά τα ευρήματα είναι ιδιαίτερα σημαντικά επειδή σχετίζονται με ένα σύστημα κόκκινου νάνου. Σε σύγκριση με τον Ήλιο μας, οι κόκκινοι νάνοι είναι μικροί, δροσεροί και σκοτεινοί, αλλά είναι επίσης ο πιο κοινός τύπος αστεριού στο Σύμπαν - αντιπροσωπεύοντας μόνο το 75% των αστεριών στον Γαλαξία μας. Οι κόκκινοι νάνοι είναι επίσης πολύ καλοί υποψήφιοι για την εύρεση χερσαίων πλανητών που βρίσκονται σε μια περιμετρική κατοικήσιμη ζώνη (HZ).
Αυτό εξηγείται από πρόσφατες ανακαλύψεις όπως το Proxima b (ο κοντινότερος εξωπλανήτης πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα) και οι επτά πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από το TRAPPIST-1. Αυτά και άλλα ευρήματα οδήγησαν τους αστρονόμους να συμπεράνουν ότι οι περισσότεροι κόκκινοι νάνοι περιστρέφονται σε τροχιά τουλάχιστον από έναν επίγειο πλανήτη.
Ωστόσο, οι κόκκινοι νάνοι είναι επίσης γνωστοί για τα ισχυρά μαγνητικά πεδία και τη μεταβλητή φύση τους, πράγμα που σημαίνει ότι τα αστέρια που βρίσκονται σε τροχιά στα HZ τους θα υποστούν έντονη μαγνητική δραστηριότητα και φωτοβολίδα. Ευρήματα σαν αυτά έχουν προκαλέσει μεγάλη αμφιβολία για το εάν ένας πλανήτης που βρίσκεται στο HZ ενός κόκκινου νάνου θα μπορούσε να υποστηρίξει τη ζωή για πολύ καιρό.
Εξαιτίας αυτού, οι επιστήμονες προβλέπουν ότι οποιοσδήποτε πλανήτης σε τροχιά με ένα HZ ενός κόκκινου νάνου θα χρειαζόταν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο για να διασφαλίσει ότι οι ηλιακές εκλάμψεις και τα φορτισμένα σωματίδια δεν απογυμνώσουν πλήρως την ατμόσφαιρά τους και τα καθιστούν εντελώς ακατοίκητα. Επομένως, αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο προσφέρει έναν νέο και μοναδικό τρόπο ανίχνευσης του περιβάλλοντος γύρω από εξωπλανήτες, αλλά προσφέρει επίσης ένα μέσο για να προσδιοριστεί εάν είναι κατοικήσιμοι.
Ψάχνοντας για εκπομπές ραδιοσυχνοτήτων χαμηλής συχνότητας, οι αστρονόμοι όχι μόνο μπορούσαν να ανιχνεύσουν εξωπλανήτες αλλά και να μετρήσουν τη δύναμη των μαγνητικών τους πεδίων και την ένταση της ακτινοβολίας του αστεριού τους. Αυτά τα ευρήματα θα συμβάλουν πολύ στον καθορισμό του κατά πόσον οι βραχώδεις πλανήτες που είναι σε τροχιά γύρω από τα κόκκινα νάνοι αστέρια μπορούν να στηρίξουν τη ζωή.
Ο Πάπας και οι συνάδελφοί του αναζητούν τώρα να χρησιμοποιήσουν αυτήν τη μέθοδο για να βρουν παρόμοιες εκπομπές από άλλα αστέρια. Μέσα σε 20 έτη φωτός από το Ηλιακό μας Σύστημα, υπάρχουν τουλάχιστον 50 κόκκινα αστέρια νάνων, και πολλά από αυτά έχουν ήδη βρεθεί ότι έχουν τουλάχιστον έναν πλανήτη σε τροχιά. Τόσο οι ομάδες του Vedantham όσο και του Πάπα αναμένουν ότι αυτή η νέα μέθοδος θα ανοίξει έναν νέο τρόπο εύρεσης και χαρακτηρισμού εξωπλανητών.
«Ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι να προσδιοριστεί τι αντίκτυπο έχει η μαγνητική δραστηριότητα του αστεριού στην ικανότητα του εξωπλανήτη και οι εκπομπές ραδιοφώνου είναι ένα μεγάλο κομμάτι αυτού του παζλ», δήλωσε ο Vedantham. «Η δουλειά μας έδειξε ότι αυτό είναι βιώσιμο με τη νέα γενιά ραδιοτηλεσκοπίων και μας έβαλε σε μια συναρπαστική πορεία».
Φροντίστε να δείτε αυτό το βίντεο της πρόσφατης ανακάλυψης, με ευγενική παραχώρηση του ASTRON:
