Konstnärlig återgivning av Tau Boötes b-systemet, som visar planeten och dess magnetfält. Kredit:Jack Madden/Cornell University
Astronomer har upptäckt tusentals exoplaneter de senaste åren. De flesta har dem upptäckts med transitmetoden, där ett optiskt teleskop mäter en stjärnas ljusstyrka över tid. Om stjärnan sjunker väldigt lite i ljusstyrka kan det tyda på att en planet har passerat framför den och blockerat en del av ljuset. Transitmetoden är ett kraftfullt verktyg, men det har begränsningar. Inte minst är det att planeten måste passera mellan oss och sin stjärna för att vi ska upptäcka den. Transitmetoden bygger också på optiska teleskop. Men en ny metod kan göra det möjligt för astronomer att upptäcka exoplaneter med hjälp av radioteleskop.
Det är inte lätt att observera exoplaneter vid radiovåglängder. De flesta planeter avger inte mycket radioljus, och de flesta stjärnor gör det. Radioljuset från stjärnor kan också vara ganska varierande, på grund av saker som stjärnflammor. Men stora gasplaneter som Jupiter kan vara radioljus. Inte från planeten själv, utan från dess starka magnetfält. Laddade partiklar från stjärnvind interagerar med magnetfältet och avger radioljus. Jupiter är så stark i radioljus att du kan upptäcka den med ett hemmagjort radioteleskop, och astronomer har upptäckt radiosignaler från flera bruna dvärgar.
Men det har inte funnits en tydlig radiosignal från en Jupiterliknande planet som kretsar kring en annan stjärna. I den här nya studien tittade teamet på hur en sådan signal kan se ut. De baserade sin modell på magnetohydrodynamik (MHD), som beskriver hur magnetfält och joniserade gaser samverkar, och applicerade den på ett planetsystem känt som HD 189733, som är känt för att ha en värld i Jupiterstorlek. De simulerade hur stjärnans stjärnvind samverkade med planetens magnetfält och beräknade vad planetens radiosignal skulle vara.
Den här radiobilden av Jupiter togs av VLA i New Mexico. De tre färgerna i bilden motsvarar tre olika radiovåglängder:2 cm i blått, 3 cm i guld och 6 cm i rött. Synkrotronstrålning producerar den rosa glöden runt planeten. Kredit:Imke de Pater, Michael H. Wong (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne)
Ett urval av syntetiska radiobilder producerade av denna nya modell. Kredit:Soumitra Hazra, et al.
De hittade flera intressanta saker. För det första visade teamet att planeten skulle producera en tydlig ljuskurva. Det är en radiosignal som varierar på grund av planetens rörelse. Detta är bra eftersom radioobservationer av rörelse är extremt exakta. Ännu mer exakt än optiska dopplerobservationer. De fann också att radioobservationer kunde upptäcka en transit av en planet som passerade framför dess stjärna. Det skulle finnas specifika egenskaper i radiosignalen som visar hur planetens magnetosfär passerar framför stjärnan. Så astronomer kunde bättre förstå styrkan och storleken på planetens magnetosfär.
Båda dessa signaler skulle vara mycket svaga, så det kommer att krävas en ny generation radioteleskop för att se dem. Men om vi kan upptäcka dem, kommer de planetära radiosignalerna att ge oss ett exakt omloppsmått på åtminstone en planet i systemet och skulle hjälpa oss att förstå sammansättningen och det inre av en exoplanet. Tillsammans skulle dessa vara ett stort steg framåt i vår förståelse av exoplanetära system. + Utforska vidare