Radio

Kapitel 9 af 15

Magnetiserede planeter lyser ved radiobølgelængder: elektroner, der spiraler ned ad feltlinjerne ind i nordlyszonerne, udsender via cyklotron-maser-mekanismen, strålet ud i en hul kegle, op til den lokale cyklotronfrekvens (Zarka 1998; Treumann 2006). En tætliggende planet kan også drive en sådan udsendelse på sin stjerne, sådan som Io gør på Jupiter (Zarka 2007). Ingen exoplanets egen radioudsendelse er blevet bekræftet. Hver påstand nedenfor er foreløbig eller omstridt, og det angives.

Illustration

Hastighed SceneFelt ved kilden

To scener. Planetnordlys: en planets magnetiske feltlinjer, med emission udsendt i en hul kegle fra dens pol; når keglen fejer hen over observatøren, viser et udbrud sig i det dynamiske spektrum nedenfor, op til den cyklotronfrekvens, som feltet bestemmer. Stjerne–planet-vekselvirkning: planeten kredser inden for sin stjernes magnetfelt, et fluxrør forbinder den med stjernen, og emissionen kommer fra stjernens fodpunkt. Feltskyderen indstiller cyklotron-afskæringen, beregnet som 2,8 MHz pr. gauss.

Frekvensskalaen

Cyklotron-maseren udsender ved og lige under f_ce = eB/(2π m_e) ≈ 2,80 MHz pr. gauss felt ved kilden, så den højeste observerede frekvens giver feltet dér. Et svagt planetarisk felt udsender under nogle titals MHz, hvor kun lavfrekvente arrays såsom LOFAR (10–240 MHz; van Haarlem et al. 2013) kan lytte; en M-dværgs kilogauss-felt når op i GHz.

Størrelse	Værdi	Kilde
Cyklotronfrekvens pr. gauss	2.799 MHz	eB/(2π m_e) med SI 2019 e og CODATA 2018 m_e [calc]
τ Boötis, tentative udbrud ved 14–21 MHz	≥ 5.0–7.5 G	mindste felt ved kilden for det bånd, hvis det er cyklotronemission (Turner et al. 2021-bånd) [calc]
YZ Cetis udbrud ved 2–4 GHz	≥ 0.71–1.43 kG	mindste felt ved kilden, på stjernen (Pineda & Villadsen 2023-bånd) [beregnet]
LOFAR-bånd	10–240 MHz	van Haarlem et al. 2013
τ Boo Ab, lagret masse og periode	4.5 MJ · 3.31 d	exoplanet.eu
YZ Cet b, gemt m sin i og periode	0.0022 MJ · 2.02087 d	exoplanet.eu

Påstandene, og hvor de står

Foreløbig, ikke bekræftet

τ Boötis b · LOFAR

Cirkulært polariseret udbrudsagtig emission ved 14–21 MHz, omkring 3σ, uden noget i off-beams; et langsomt varierende signal ved 21–30 MHz blev også rapporteret, med forfatternes egen tvivl (Turner et al. 2021). Opfølgende LOFAR-observationer, der dækkede 70% af banen, inklusive de tidligere banefaser, viste ingen udbrudsagtig eller langsom emission (Turner et al. 2024).

Turner et al. 2021 · Turner et al. 2024

Omstridt: ingen planet forklarer det endnu

GJ 1151 · LOFAR

Lavfrekvent udstråling fra en rolig rød dværg, med karakter af et planetarisk nordlys, fortolket som stjernens vekselvirkning med en planet på Jordens størrelse i en bane på 1–5 dage (Vedantham et al. 2020). Radialhastigheder fandt derefter en planet i en bane på 390 dage, som meget usandsynligt er kilden, og ingen planet med kort periode (minimumsmasse under 1,2 jordmasser) (Blanco-Pozo et al. 2023).

Vedantham et al. 2020 · Blanco-Pozo et al. 2023

Kandidat

YZ Ceti · VLA

Kohærente udbrud ved 2–4 GHz, to af dem ved lignende banefaser for YZ Ceti b, som plausibelt kunne drive dem; stjerneaktivitet er ikke udelukket, så YZ Ceti er et kandidatsystem for stjerne–planet-vekselvirkning (Pineda & Villadsen 2023).

Pineda & Villadsen 2023

Radio fandt de første planeter, på en anden måde

In 1992, Wolszczan and Frail found planets around the millisecond pulsar PSR B1257+12 from the regular wobble in its pulses' arrival times (Wolszczan & Frail 1992): the planets tug the pulsar, and the light-travel time changes by milliseconds. That is radio timing, not radio from a planet. Its card on the Galaxy tour ›

Størrelse	Værdi	Kilde
PSR B1257+12 b: timingamplitude	0.00453 ms	(Mp/M_psr)·a/c med exoplanet.eu's masse 7e-05 MJ, a = 0,19 AU, sin i = 1 og en antaget pulsar på 1,4 M☉ (dens masse er ikke gemt) [beregnet]
PSR B1257+12 c: timingamplitude	1.59 ms	(Mp/M_psr)·a/c med massen fra exoplanet.eu, 0,013 MJ, a = 0,36 AU, sin i = 1, og en antaget pulsar på 1,4 M☉ (dens masse er ikke gemt) [calc]
PSR B1257+12 d: timingamplitude	1.88 ms	(Mp/M_psr)·a/c med massen fra exoplanet.eu, 0,012 MJ, a = 0,46 AU, sin i = 1, og en antaget pulsar på 1,4 M☉ (dens masse er ikke gemt) [calc]

Ikke en metode til detektion af exoplaneter

Søgninger efter teknosignaturer (SETI)

Disse søger efter konstruerede signaler, ikke efter planeter eller deres nordlys, og holdes adskilt her. Breakthrough Listen observerede 1.327 nærliggende stjerner ved 1,10–3,45 GHz med Green Bank og Parkes og fandt, efter at have udelukket jordisk interferens, nul kandidater; de øvre grænser for en senders effekt er 2×10¹² W og 9×10¹² W (Price et al. 2020; mål fra Isaacson et al. 2017).

SetuHQ observerer ikke i radio. Scenen er en illustration: feltlinjer, kegle og bane er ikke målfaste, og udbrudstiderne er illustrative; kun afskæringsfrekvensen er beregnet.

Planeter i dette kapiteltau Boo Ab ›GJ 1151 c ›YZ Cet b ›PSR B1257+12 b ›PSR B1257+12 c ›PSR B1257+12 d ›

Kilder