エキソアウロラを介した外惑星の検出

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現時点では、科学者は間接的な手段を使用して太陽系以外の惑星を探すことしかできません。方法に応じて、これは星の前でトランジットの兆候を探す(Transit Photometry)、ぐらつきの兆候がないかスターを測定する(Doppler Spectroscopy)、惑星の大気からの反射光を探す(Direct Imaging)、および他のメソッドのスルー。

特定のパラメータに基づいて、天文学者は惑星が潜在的に居住可能かどうかを判断できます。しかし、オランダの天文学者チームは最近、太陽系外惑星の狩猟のための新しいアプローチを説明する研究を発表しました。オーロラの兆候を探すことです。これらは惑星の磁場と星の間の相互作用の結果であるので、この方法は生命を見つけるための近道になるかもしれません!

それを分解するために、磁場と恒星(別名太陽風)によって定期的に放出される荷電粒子との間の相互作用がオーロラの原因です。さらに、この現象の存在により、この地球上の電波観測所で検出できる明確な特徴を持つ電波が生成されます。これはまさに、オランダを拠点とする天文学者が低周波アレイ(LOFAR)を使用して行ったことです。

LOFARは多目的センサーアレイで、コンピューターとネットワークインフラストラクチャと組み合わせて、非常に大量のデータを処理できます。アレイの中心(「スーパーテルプ」)は、オランダの北東に集中した38のステーションのネットワークで構成され、隣接するドイツ、フランス、スウェーデン、イギリス、アイルランド、ポーランド、ラトビアに14のステーションが追加されています。

彼らが彼らの研究で示しているように、最近ジャーナルに掲載されました 自然LOFARは、地球から25光年以上離れたMタイプの赤い矮星であるGJ 1151から予測された低周波電波のタイプを検出できました。 ASTRONのスタッフ科学者で研究の筆頭著者であるHarish Vedanthamは、NYUの報道声明で次のように説明しています。

「赤い矮星の強い磁場を通過する惑星の動きは、自転車の発電機と同じように電気エンジンのように動作します。これにより、オーロラと星の電波放射に電力を供給する巨大な電流が発生します。」

これらの種類の星と惑星の相互作用は、一部は太陽系で観測されたオーロラ活動に基づいて、30年以上にわたって予測されてきました。太陽の磁場は、太陽系の他の場所でこれらのタイプの電波放射を生成するほど強力ではありませんが、木星とその最大の月で同様の活動が見られました。

たとえば、木星の強い磁場とIo(最大の月の最も内側にある)の間の相互作用は、オーロラと明るい電波放射を生成し、十分に低い周波数で太陽をさえも超えます。しかし、天文学者が別の星系からのこれらの種類の無線信号を検出して解読したのはこれが初めてでした。

ASTRON博士研究員で研究の共著者であるJoe Callinghamは、次のように述べています。

「何十年にもわたる木星の電波観測から得た知識を、この星の事例に適合させました。 Jupiter-Ioのスケールアップバージョンは、星-惑星系に存在すると長い間予測されており、観測した放出は理論に非常によく適合しています。」

彼らの調査結果は、その研究が 天体物理ジャーナルの手紙。 研究のために、ポープと彼の同僚は、スペインのラパルマ島にあるガリレオ国立望遠鏡(TNG)の高精度放射速度惑星探査機北(HARPS-N)装置によって提供されたデータに依存しました。

チームはこの分光データを使用して、GJ 1151からの観測された無線信号が別の星との相互作用によって生成されている可能性を排除することができました。ニューヨーク大学のNASAセーガンフェローであり、2番目の論文の筆頭著者であるベンジャミンJ. S.ポープは、次のように説明しています。

「相互作用している連星も電波を放出することができます。フォローアップするために光学観測を使用して、無線データで太陽系外惑星を装った恒星の伴侶の証拠を検索しました。私たちはこのシナリオを非常に強く除外したため、最も可能性の高い可能性は、地球サイズの惑星が小さすぎて光学機器で検出できないことだと思います。」

これらの発見は赤い矮星系に関連しているため、特に重要です。私たちの太陽と比較して、赤い小人は小さく、涼しく、薄暗いですが、宇宙で最も一般的なタイプの星でもあり、天の川だけで75%の星を占めています。赤い矮星はまた、太陽周辺の居住可能ゾーン(HZ)内にある地球型惑星を見つけるための非常に良い候補です。

これは、Proxima b(太陽系を超えた最も近い太陽系外惑星)のような最近の発見とTRAPPIST-1を周回する7つの惑星によって例証されます。これらおよびその他の発見により、天文学者は、ほとんどの赤い矮星が少なくとも1つの地球(別名:岩の多い)惑星によって軌道を回っていると結論づけました。

ただし、赤い矮星はその強い磁場と変動する性質で知られています。つまり、HZ内を周回する星は強い磁気とフレア活動に曝されることになります。このような発見は、赤い矮星のHZに位置する惑星が非常に長い間生命を支えることができるかどうかにかなりの疑いを投げかけました。

このため、科学者は、赤い矮星のHZを周回する惑星には、太陽フレアや荷電粒子が大気を完全に剥ぎ取って完全に居住不可能にしないようにするために、強い磁場が必要になると予測しています。したがって、この発見は、太陽系外惑星の周りの環境を調査するための新しいユニークな方法を提供するだけでなく、それらが居住可能かどうかを決定する手段も提供します。

天文学者は低周波の電波放射を検索することで、太陽系外惑星を検出するだけでなく、磁場の強さと星の放射の強度を測定することもできました。これらの発見は、赤い矮星を周回する岩の惑星が生命をサポートできるかどうかを決定するのに大いに役立ちます。

教皇と彼の同僚は現在、この方法を使用して他の星からの同様の放出を見つけることを目指しています。私たちの太陽系の20光年以内に、少なくとも50個の赤い矮星があり、これらの多くは、少なくとも1つの惑星がそれらを周回していることがすでにわかっています。ヴェダンサムのチームと教皇のチームの両方が、この新しい方法が太陽系外惑星を見つけて特徴付ける新しい方法を開くことを期待しています。

「長期的な目標は、星の磁気活動が太陽系外惑星の居住性にどのような影響を与えるかを判断することであり、電波放射はそのパズルの大きな部分を占めています」とVedanthamは述べました。 「私たちの仕事は、これが新世代の電波望遠鏡で実行可能であり、私たちを刺激的な道に導いてくれることを示しています。」

ASTRONの好意により、最近の発見に関するこのビデオを必ずチェックしてください。

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