Międzynarodowy zespół astronomów z Harvard-Smithsonian zarejestrował bezpośrednią emisję fal radiowych pochodzącą z planety znajdującej się poza Układem Słonecznym. Korzystając z południowoafrykańskiej sieci radioteleskopów MeerKAT, zespół uczonych wykrył zmienne rozbłyski radiowe pochodzące bezpośrednio z Beta Pictoris b – masywnej gazowej egzoplanety położonej około 64 lata świetlne od nas.
WIDEO…
Kosmiczne fale radiowe
Jednak zawiodą się ci, którzy sądzą, że odebrano technosygnaturę cywilizacji pozaziemskiej. Sygnał pochodzi z zórz polarnych egzoplanety. A dokładniej – z elektronów przyspieszanych wzdłuż linii pola magnetycznego planety, które w jej magnetosferze emitują spójne fale radiowe. Na Ziemi również występują zorze – obserwujemy je jako zorzę północną i południową.
Mimo że nie odebraliśmy sygnałów kosmicznej stacji radiowej, to jednak mamy do czynienia z przełomowym odkryciem. Pomoże ono astronomom dowiedzieć się więcej o rodzajach planet istniejących poza Układem Słonecznym oraz o tym, gdzie moglibyśmy znaleźć życie.
Sygnały zorzy polarnej
Jak wykryto fale radiowe pochodzące z egzoplanety? Za mechanizm emisji fal radiowych opisany w artykule opublikowanym na łamach serwisu ArXiv odpowiada zjawisko zwane niestabilnością maserową cyklotronową elektronów (ECMI, od ang. Electron Cyclotron Maser Instability). Jego charakterystyczne oznaki to silna polaryzacja kołowa, szybkie zmiany natężenia oraz bardzo wysoka temperatura jasności. W przypadku β Pic b zaobserwowano rozbłyski spolaryzowane kołowo na poziomie około 40–70%.
Skąd bierze się energia do przyspieszania elektronów? Autorzy wskazują na sprzężenie między magnetosferą a jonosferą planety. W szybko wirującej magnetosferze plazma znajdująca się daleko od planety nie nadąża z rotacją razem z polem magnetycznym. Powstaje różnica prędkości między plazmą a wirującym polem, która wytwarza prądy płynące wzdłuż linii pola. Te prądy pędzą elektrony w stronę obszarów polarnych (zorzowych), gdzie uruchamia się mechanizm ECMI. Moc całej emisji zależy więc od kilku czynników: szybkości rotacji planety, siły jej pola magnetycznego, tempa dopływu plazmy do magnetosfery oraz przewodnictwa jonosfery.
Co zasila zorze?
Autorzy rozważyli też dwa alternatywne źródła energii dla zorzy: oddziaływanie wiatru gwiazdowego z magnetosferą planety oraz oddziaływanie planeta–księżyc za pośrednictwem fal Alfvéna (podobnie jak w układzie Jowisz–Io). Oba mechanizmy okazały się jednak dla β Pic b zbyt słabe energetycznie. Dlatego najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem pozostaje sprzężenie napędzane szybką rotacją magnetosfery planety.
– Ziemskie zorze również emitują fale radiowe. Najbardziej charakterystyczne z nich to tzw. AKR (ang. Auroral Kilometric Radiation), czyli zorzowe promieniowanie kilometrowe. Powstaje ono w magnetosferze nad obszarami zorzowymi, gdy elektrony przyspieszane wzdłuż linii pola magnetycznego wzbudzają opisany już ECMI, czyli ten sam mechanizm, który w przesłanej pracy przypisano β Pic b. Ziemia, ale też planety-olbrzymy Układu Słonecznego emitują zorzowe promieniowanie radiowe. Dla Ziemi częstotliwości AKR są jednak dużo niższe – typowo około kilkudziesięciu kHz, czasami do kilkuset. Wynika to bezpośrednio ze znacznie słabszego ziemskiego pola magnetycznego. Niestety, AKR bardzo trudno obserwować z powierzchni Ziemi, ponieważ jonosfera nie przepuszcza tak niskich częstotliwości radiowych. Dlatego bada się je głównie z satelitów, ale to oznacza też, że takie promieniowanie charakterystyczne dla zórz mogliby obserwować zaopatrzeni w detektory obserwatorzy spoza Układu Słonecznego – wyjaśnia prof. Leszek Błaszkiewicz, pracownik Centrum Diagnostyki Radiowej Środowiska Kosmicznego UWM w Olsztynie. Prof. Błaszkiewicz nie jest związany z grupą badawczą, która opublikowała opisywany artykuł.
Gdzie oni są?
Odkrycie emisji radiowych z egzoplanety jest ogromnym krokiem w badaniach egzoplanet i poszukiwaniach życia pozaziemskiego. Szczególne znaczenie mają w tym kontekście pola magnetyczne planet, ponieważ mogą chronić ich atmosfery przed niszczącym działaniem wiatrów gwiazdowych.
Podobną funkcję pełni pole magnetyczne Ziemi, osłaniające naszą planetę przed wpływem Słońca. Poznanie właściwości pól magnetycznych odległych światów może więc pomóc naukowcom ocenić, czy panują na nich warunki umożliwiające utrzymanie atmosfery, a tym samym potencjalnie sprzyjające życiu.
Źródło: ArXiv
Chcesz znaleźć więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.
