目前,科學家只能通過間接的方法尋找太陽系以外的行星。這些方法包括尋找恆星前面的凌日現象(凌日光度法),測量恆星的擺動現象(多普勒光譜法),尋找行星大氣反射的光(直接成像法),以及一系列其他方法。
根據某些引數,天文學家就能夠確定一顆行星是否可能適合居住。然而,來自荷蘭的一組天文學家最近釋出了一項研究,他們描述了一種尋找系外行星的新方法:尋找極光的跡象。由於這些是行星磁場和恆星相互作用的結果,這種方法可能是發現生命的捷徑!
磁場和恆星定期發射的帶電粒子之間的相互作用,即太陽風是造成極光的原因。此外,這種現象產生的無線電波具有獨特的特徵,可以被地球上的無線電觀測站探測到。這正是荷蘭天文學家使用低頻陣列(LOFAR)所做的。
LOFAR是一個多用途感測器陣列,與計算機和網路基礎設施相匹配,可以處理非常大的資料量。該陣列的核心(“superterp”)是一個由38個監測站組成的網路,這些監測站主要集中在荷蘭東北部,另外還有14個監測站位於鄰近的德國、法國、瑞典、英國、愛爾蘭、波蘭和拉脫維亞。
他們的研究最近發表在《自然》(Nature)雜誌上,正如他們在研究中指出的那樣,LOFAR能夠探測到來自附近恆星GJ 1151的低頻無線電波型別。研究人員解釋說:“行星通過紅矮星強大磁場的運動就像一個發電機一樣。這就會產生巨大的電流,為極光和無線電發射提供能量。”
這種恆星與行星之間的相互作用已經被預測了30多年,部分是基於在太陽系中觀察到的極光活動。雖然太陽的磁場不足以在太陽系的其他地方產生這種無線電輻射,但在木星及其最大的衛星上也發現了類似的活動。
例如,木星的強磁場和木衛一(其最大衛星的最裡面)之間的相互作用產生了極光和明亮的無線電輻射,甚至在足夠低的頻率下比太陽還亮。然而,這是天文學家第一次發現並破譯來自另一個恆星系統的這種無線電訊號。
研究人員解釋道:“我們根據幾十年來對木星的無線電觀測,將這些知識應用到這顆恆星上。長期以來,人們一直預測,木星-木衛一的放大版存在於恆星-行星系統中,我們觀測到的發射現象與這一理論非常吻合。”
他們的發現得到了另一個研究小組的證實,該小組的研究詳細發表在《天體物理學雜誌通訊上。在他們的研究中,研究人員依賴於位於西班牙拉帕爾馬島的伽利略國家望遠鏡上的高精度徑向速度北行星搜尋器提供的資料。
利用這些光譜資料,研究小組排除了觀測到的來自GJ 1151的無線電訊號是由與另一顆恆星的相互作用產生的可能性。相互作用的雙星也能發射無線電波。利用光學觀測,我們在無線電資料中尋找偽裝成系外行星的伴星的證據。我們非常強烈地排除了這種可能性,所以我們認為最有可能的是一顆地球大小的行星。
這些發現特別重要,因為它們與一個紅矮星系統有關。與我們的太陽相比,紅矮星體積小、溫度低、顏色暗淡,但也是宇宙中最常見的恆星型別——僅銀河系中就有75%的恆星是紅矮星。
然而,紅矮星也因其強大的磁場和多變的性質而為人所知,這意味著在其宜居帶軌道上執行的恆星會受到強烈的磁場和耀斑活動的影響。類似的發現使人們對位於紅矮星宜居帶的行星是否能支援生命產生了相當大的懷疑。
正因為如此,科學家們預測,任何在紅矮星的宜居帶軌道執行的行星都需要強大的磁場,以確保太陽耀斑和帶電粒子不會完全奪走它們的大氣層,使它們完全無法居住。因此,這一發現不僅為探索系外行星周圍的環境提供了一種全新而獨特的方法,也為確定系外行星是否適宜居提供了一種方法。
通過搜尋低頻無線電輻射,天文學家不僅能探測到系外行星,還能測量它們的磁場強度和恆星輻射強度。這些發現將對確定圍繞紅矮星執行的巖質行星是否有能力支援生命大有幫助。