Hoofdstuk 9 van 15
Radio
Gemagnetiseerde planeten stralen op radiogolflengten: elektronen die langs veldlijnen omlaag spiralen naar de poollichtzones zenden straling uit via de cyclotronmaser, gebundeld in een holle kegel, tot aan de lokale cyclotronfrequentie (Zarka 1998; Treumann 2006). Een planeet op korte afstand kan ook zulke emissie op zijn ster aandrijven, zoals Io dat doet op Jupiter (Zarka 2007). Van geen enkele exoplaneet is de eigen radio-emissie bevestigd. Elke claim hieronder is voorlopig of omstreden, en vermeldt dat ook.
De frequentieschaal
De cyclotronmaser zendt uit op, en net onder, f_ce = eB/(2π m_e) ≈ 2,80 MHz per gauss veldsterkte bij de bron, dus de hoogste waargenomen frequentie geeft het veld daar. Een zwak planetair veld zendt uit onder enkele tientallen MHz, waar alleen laagfrequente arrays zoals LOFAR (10–240 MHz; van Haarlem et al. 2013) kunnen luisteren; het kilogaussveld van een M-dwerg reikt tot GHz.
| Grootheid | Waarde | Herkomst |
|---|---|---|
| Cyclotronfrequentie per gauss | 2.799 MHz | eB/(2π m_e) met SI-2019 e en CODATA-2018 m_e [calc] |
| τ Boötis, voorlopige uitbarstingen bij 14–21 MHz | ≥ 5.0–7.5 G | minimale veldsterkte bij de bron voor die band, als het cyclotronstraling is (band van Turner et al. 2021) [ber] |
| Uitbarstingen van YZ Ceti bij 2–4 GHz | ≥ 0.71–1.43 kG | kleinste veld bij de bron, op de ster (Pineda & Villadsen 2023-band) [calc] |
| LOFAR-band | 10–240 MHz | van Haarlem et al. 2013 |
| τ Boo Ab, opgeslagen massa en periode | 4.5 MJ · 3.31 d | exoplanet.eu |
| YZ Cet b, opgeslagen m sin i en periode | 0.0022 MJ · 2.02087 d | exoplanet.eu |
De beweringen, en hoe ze ervoor staan
Voorlopig, niet bevestigd
τ Boötis b · LOFAR
Circulair gepolariseerde, burstachtige emissie bij 14–21 MHz, ongeveer 3σ, met niets in de off-beams; er werd ook een langzaam variërend signaal bij 21–30 MHz gemeld, waarover de auteurs zelf twijfels hadden (Turner et al. 2021). Vervolgwaarnemingen met LOFAR die 70% van de baan besloegen, inclusief de eerdere baanfasen, toonden geen burstachtige of langzame emissie (Turner et al. 2024).
Omstreden: nog geen planeet verklaart het
GJ 1151 · LOFAR
Laagfrequente emissie van een rustige rode dwerg, met het karakter van een planetaire aurora, geïnterpreteerd als interactie van de ster met een planeet ter grootte van de Aarde in een baan van 1–5 dagen (Vedantham et al. 2020). Radiële snelheden vonden daarna een planeet in een baan van 390 dagen die zeer waarschijnlijk niet de bron is, en geen planeet met een korte periode (minimummassa onder 1,2 aardmassa's) (Blanco-Pozo et al. 2023).
Kandidaat
YZ Ceti · VLA
Coherente bursts bij 2–4 GHz, twee daarvan bij vergelijkbare baanfasen van YZ Ceti b, dat ze plausibel zou kunnen aandrijven; stellaire activiteit is niet uitgesloten, dus YZ Ceti is een kandidaat-systeem voor ster-planeetinteractie (Pineda & Villadsen 2023).
Radio vond de eerste planeten, op een andere manier
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 ›
| Grootheid | Waarde | Herkomst |
|---|---|---|
| PSR B1257+12 b: timingamplitude | 0.00453 ms | (Mp/M_psr)·a/c met de massa van exoplanet.eu 7e-05 MJ, a = 0,19 AU, sin i = 1, en een aangenomen pulsar van 1,4 M☉ (de massa ervan is niet opgeslagen) [calc] |
| PSR B1257+12 c: timingamplitude | 1.59 ms | (Mp/M_psr)·a/c met de massa uit exoplanet.eu van 0,013 MJ, a = 0,36 AU, sin i = 1, en een aangenomen pulsar van 1,4 M☉ (de massa ervan is niet opgeslagen) [calc] |
| PSR B1257+12 d: timingamplitude | 1.88 ms | (Mp/M_psr)·a/c met de massa uit exoplanet.eu van 0,012 MJ, a = 0,46 AU, sin i = 1, en een aangenomen pulsar van 1,4 M☉ (de massa ervan is niet opgeslagen) [calc] |
Geen methode om exoplaneten te detecteren
Zoektochten naar technosignaturen (SETI)
Deze zoeken naar kunstmatige signalen, niet naar planeten of hun poollicht, en worden hier apart gehouden. Breakthrough Listen observeerde 1.327 nabije sterren op 1,10–3,45 GHz met Green Bank en Parkes en vond, na uitsluiting van aardse interferentie, nul kandidaten; de bovengrenzen voor het vermogen van een zender zijn 2×10¹² W en 9×10¹² W (Price et al. 2020; doelen uit Isaacson et al. 2017).
SetuHQ observeert niet in radio. De scène is een illustratie: veldlijnen, kegel en baan zijn niet op schaal, en de tijdstippen van uitbarstingen zijn illustratief; alleen de afsnijfrequentie wordt berekend.
Bronnen
- Treumann 2006, A&ARv 13, 229 (de elektron-cyclotronmaser)
- Zarka 1998, JGR 103, 20159 (radio-emissie van poollicht bij de buitenplaneten)
- Zarka 2007, Planet. Space Sci. 55, 598 (plasma-interacties tussen ster en planeet, en radio)
- van Haarlem et al. 2013, A&A 556, A2 (LOFAR)
- Turner et al. 2021, A&A 645, A59 (τ Boötis met LOFAR)
- Turner et al. 2024, A&A 688, A66 (LOFAR-vervolgwaarneming van τ Boötis)
- Vedantham et al. 2020, Nature Astronomy 4, 577 (GJ 1151)
- Blanco-Pozo et al. 2023, A&A 671, A50 (radiële snelheden van 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 (Breakthrough Listen-doelen)
- Price et al. 2020, AJ 159, 86 (Breakthrough Listen: 1.327 nabije sterren)