Chapitre 9 sur 15
Radio
Les planètes magnétisées émettent aux longueurs d'onde radio : des électrons qui descendent en spirale le long des lignes de champ vers les zones aurorales émettent par maser cyclotron, en un faisceau en cône creux, jusqu'à la fréquence cyclotron locale (Zarka 1998 ; Treumann 2006). Une planète proche peut aussi provoquer une telle émission sur son étoile, comme Io le fait sur Jupiter (Zarka 2007). Aucune émission radio propre à une exoplanète n'a été confirmée. Chaque affirmation ci-dessous est provisoire ou contestée, et l'indique.
L’échelle des fréquences
Le maser cyclotron émet à f_ce = eB/(2π m_e) ≈ 2,80 MHz par gauss de champ à la source, et juste en dessous ; la fréquence la plus élevée observée donne donc le champ à cet endroit. Un champ planétaire faible émet sous quelques dizaines de MHz, où seuls des réseaux basse fréquence comme LOFAR (10–240 MHz ; van Haarlem et al. 2013) peuvent écouter ; le champ de l’ordre du kilogauss d’une naine M atteint le GHz.
| Grandeur | Valeur | Source |
|---|---|---|
| Fréquence cyclotron par gauss | 2.799 MHz | eB/(2π m_e) avec SI 2019 e et CODATA 2018 m_e [calc] |
| τ Boötis, sursauts provisoires à 14–21 MHz | ≥ 5.0–7.5 G | champ minimal à la source pour cette bande, s’il s’agit d’émission cyclotron (bande de Turner et al. 2021) [calc] |
| Sursauts de YZ Ceti à 2–4 GHz | ≥ 0.71–1.43 kG | champ minimal à la source, sur l'étoile (bande de Pineda & Villadsen 2023) [calc] |
| Bande LOFAR | 10–240 MHz | van Haarlem et al. 2013 |
| τ Boo Ab, masse et période stockées | 4.5 MJ · 3.31 d | exoplanet.eu |
| YZ Cet b, m sin i et période stockés | 0.0022 MJ · 2.02087 d | exoplanet.eu |
Les affirmations, et où elles en sont
Provisoire, non confirmé
τ Boötis b · LOFAR
Émission en sursauts polarisée circulairement à 14–21 MHz, à environ 3σ, sans rien dans les faisceaux hors cible ; un signal à variation lente à 21–30 MHz a aussi été rapporté, avec les propres doutes des auteurs (Turner et al. 2021). Des observations LOFAR de suivi couvrant 70 % de l’orbite, y compris les phases orbitales antérieures, n’ont montré aucune émission, ni en sursauts ni lente (Turner et al. 2024).
Contesté : aucune planète ne l’explique encore
GJ 1151 · LOFAR
Une émission basse fréquence provenant d’une naine rouge calme, ayant le caractère d’une aurore planétaire, interprétée comme l’interaction de l’étoile avec une planète de la taille de la Terre sur une orbite de 1–5 jours (Vedantham et al. 2020). Des vitesses radiales ont ensuite trouvé une planète sur une orbite de 390 jours qui a très peu de chances d’en être la source, et aucune planète à courte période (masse minimale inférieure à 1,2 masses terrestres) (Blanco-Pozo et al. 2023).
Candidat
YZ Ceti · VLA
Sursauts cohérents à 2–4 GHz, dont deux à des phases orbitales similaires de YZ Ceti b, qui pourrait plausiblement les alimenter ; l’activité stellaire n’est pas exclue, YZ Ceti est donc un système candidat d’interaction étoile–planète (Pineda & Villadsen 2023).
La radio a trouvé les premières planètes, d’une autre manière
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 ›
| Grandeur | Valeur | Source |
|---|---|---|
| PSR B1257+12 b : amplitude de chronométrage | 0.00453 ms | (Mp/M_psr)·a/c avec la masse 7e-05 MJ issue d'exoplanet.eu, a = 0,19 AU, sin i = 1, et un pulsar supposé de 1,4 M☉ (sa masse n’est pas stockée) [calc] |
| PSR B1257+12 c : amplitude de chronométrage | 1.59 ms | (Mp/M_psr)·a/c avec la masse 0,013 MJ issue d'exoplanet.eu, a = 0,36 AU, sin i = 1, et un pulsar supposé de 1,4 M☉ (sa masse n'est pas stockée) [calc] |
| PSR B1257+12 d : amplitude de chronométrage | 1.88 ms | (Mp/M_psr)·a/c avec la masse 0,012 MJ issue d'exoplanet.eu, a = 0,46 AU, sin i = 1, et un pulsar supposé de 1,4 M☉ (sa masse n'est pas stockée) [calc] |
Pas une méthode de détection d’exoplanètes
Recherches de technosignatures (SETI)
Ces recherches visent des signaux artificiels, pas des planètes ni leurs aurores, et sont présentées séparément ici. Breakthrough Listen a observé 1 327 étoiles proches à 1,10–3,45 GHz avec Green Bank et Parkes et, après exclusion des interférences terrestres, n’a trouvé aucun candidat ; les limites supérieures sur la puissance d’un émetteur sont de 2×10¹² W et 9×10¹² W (Price et al. 2020 ; cibles issues d’Isaacson et al. 2017).
SetuHQ n’observe pas en radio. La scène est une illustration : lignes de champ, cône et orbite ne sont pas à l’échelle, et les instants des sursauts sont illustratifs ; seule la fréquence de coupure est calculée.
Sources
- Treumann 2006, A&ARv 13, 229 (le maser cyclotron électronique)
- Zarka 1998, JGR 103, 20159 (émission radio aurorale des planètes externes)
- Zarka 2007, Planet. Space Sci. 55, 598 (interactions de plasma étoile–planète et émission radio)
- van Haarlem et al. 2013, A&A 556, A2 (LOFAR)
- Turner et al. 2021, A&A 645, A59 (τ Boötis avec LOFAR)
- Turner et al. 2024, A&A 688, A66 (suivi LOFAR de τ Boötis)
- Vedantham et al. 2020, Nature Astronomy 4, 577 (GJ 1151)
- Blanco-Pozo et al. 2023, A&A 671, A50 (vitesses radiales de GJ 1151)
- Pineda & Villadsen 2023, Nature Astronomy 7, 569 (YZ Ceti)
- Wolszczan & Frail 1992, Nature 355, 145 (PSR B1257+12)
- Isaacson et al. 2017, PASP 129, 054501 (cibles de Breakthrough Listen)
- Price et al. 2020, AJ 159, 86 (Breakthrough Listen : 1 327 étoiles proches)