Radio

Kapittel 9 av 15

Magnetiserte planeter lyser ved radiobølgelengder: elektroner som spiraler ned langs feltlinjer inn i nordlyssonene, stråler ved syklotronmaser-mekanismen, rettet i en hul kjegle, opp til den lokale syklotronfrekvensen (Zarka 1998; Treumann 2006). En planet i tett bane kan også drive slik stråling på stjernen sin, slik Io gjør på Jupiter (Zarka 2007). Ingen eksoplanets egen radiostråling er bekreftet. Hver påstand nedenfor er foreløpig eller omstridt, og sier det.

Illustrasjon

Hastighet SceneFelt ved kilden

To scener. Planetarisk nordlys: en planets magnetfeltlinjer, med stråling sendt ut i en hul kjegle fra polen; når kjeglen sveiper over observatøren, vises et utbrudd i det dynamiske spekteret nedenfor, opp til syklotronfrekvensen som feltet bestemmer. Stjerne–planet-vekselvirkning: planeten går i bane inne i stjernens magnetfelt, et fluksrør forbinder den med stjernen, og strålingen kommer fra stjernens fotpunkt. Feltglidebryteren setter syklotron-grensefrekvensen, beregnet som 2,8 MHz per gauss.

Frekvensskalaen

Syklotronmaseren sender ut ved, og like under, f_ce = eB/(2π m_e) ≈ 2,80 MHz per gauss felt ved kilden, så den høyeste frekvensen som observeres, gir feltet der. Et svakt planetfelt sender ut under noen titalls MHz, der bare lavfrekvente antennesystemer som LOFAR (10–240 MHz; van Haarlem et al. 2013) kan lytte; en M-dvergs kilogaussfelt når GHz.

Størrelse	Verdi	Kilde
Syklotronfrekvens per gauss	2.799 MHz	eB/(2π m_e) med SI 2019 e og CODATA 2018 m_e [calc]
τ Boötis, usikre utbrudd ved 14–21 MHz	≥ 5.0–7.5 G	minste feltstyrke ved kilden for det båndet, hvis det er syklotronstråling (Turner et al. 2021-bånd) [calc]
YZ Ceti-utbrudd ved 2–4 GHz	≥ 0.71–1.43 kG	minste 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, lagret m sin i og periode	0.0022 MJ · 2.02087 d	exoplanet.eu

Påstandene, og hvor de står

Foreløpig, ikke bekreftet

τ Boötis b · LOFAR

Sirkulært polarisert utbruddsaktig emisjon ved 14–21 MHz, omtrent 3σ, uten noe i referansestrålene; et langsomt varierende 21–30 MHz-signal ble også rapportert, med forfatternes egen tvil (Turner et al. 2021). Oppfølgende LOFAR-observasjoner som dekket 70% av banen, inkludert de tidligere banefasene, viste ingen utbruddsaktig eller langsom emisjon (Turner et al. 2024).

Turner et al. 2021 · Turner et al. 2024

Omstridt: ingen planet forklarer det ennå

GJ 1151 · LOFAR

Lavfrekvent emisjon fra en rolig rød dverg, med preg av et planetarisk nordlys, tolket som at stjernen vekselvirker med en jordstor planet i en bane på 1–5 dager (Vedantham et al. 2020). Radialhastigheter fant deretter en planet i en 390-dagers bane som svært usannsynlig er kilden, og ingen kortperiodisk planet (minimumsmasse under 1,2 jordmasser) (Blanco-Pozo et al. 2023).

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

Kandidat

YZ Ceti · VLA

Koherente utbrudd ved 2–4 GHz, to av dem ved lignende banefaser for YZ Ceti b, som plausibelt kunne drive dem; stjerneaktivitet er ikke utelukket, så YZ Ceti er en kandidat til et system med vekselvirkning mellom stjerne og planet (Pineda & Villadsen 2023).

Pineda & Villadsen 2023

Radio fant de første planetene, på en annen måte

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	Verdi	Kilde
PSR B1257+12 b: timingamplitude	0.00453 ms	(Mp/M_psr)·a/c med massen fra exoplanet.eu, 7e-05 MJ, a = 0,19 AU, sin i = 1, og en antatt pulsar på 1,4 M☉ (massen er ikke lagret) [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 antatt pulsar på 1,4 M☉ (massen dens er ikke lagret) [calc]
PSR B1257+12 d: amplitude i pulstiming	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 antatt pulsar på 1,4 M☉ (massen dens er ikke lagret) [calc]

Ikke en metode for å påvise eksoplaneter

Søk etter teknosignaturer (SETI)

Disse leter etter konstruerte signaler, ikke etter planeter eller deres nordlys, og holdes atskilt her. Breakthrough Listen observerte 1 327 nærliggende stjerner ved 1,10–3,45 GHz med Green Bank og Parkes og fant, etter å ha utelukket jordisk interferens, null kandidater; de øvre grensene 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 illustrasjon: feltlinjer, kjegle og bane er ikke i målestokk, og utbruddstidspunktene er illustrative; bare grensefrekvensen er beregnet.

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

Kilder