Radio

Kapitel 9 av 15

Magnetiserade planeter lyser på radiovåglängder: elektroner som spiralerar längs fältlinjer ner mot norrskenszonerna strålar genom cyklotronmasermekanismen, riktat i en ihålig kon, upp till den lokala cyklotronfrekvensen (Zarka 1998; Treumann 2006). En planet nära sin stjärna kan också driva sådan emission på stjärnan, som Io gör på Jupiter (Zarka 2007). Ingen exoplanets egen radioemission har bekräftats. Varje påstående nedan är preliminärt eller omstritt, och säger det.

Illustration

Hastighet ScenFält vid källan

Två scener. Planetens norrsken: en planets magnetfältslinjer, med strålning riktad i en ihålig kon från dess pol; när konen sveper över observatören syns ett utbrott i det dynamiska spektrumet nedan, som når upp till den cyklotronfrekvens som fältet bestämmer. Stjärna–planet-växelverkan: planeten kretsar inuti sin stjärnas magnetfält, ett flödesrör förbinder den med stjärnan och strålningen kommer från stjärnans fotpunkt. Fältreglaget anger cyklotrongränsen, beräknad som 2,8 MHz per gauss.

Frekvensskalan

Cyklotronmasern strålar vid, och strax under, f_ce = eB/(2π m_e) ≈ 2,80 MHz per gauss fält vid källan, så den högsta observerade frekvensen ger fältet där. Ett svagt planetfält strålar under några tiotal MHz, där bara lågfrekventa antennsystem som LOFAR (10–240 MHz; van Haarlem et al. 2013) kan lyssna; en M-dvärgs kilogaussfält når GHz.

Storhet	Värde	Källa
Cyklotronfrekvens per gauss	2.799 MHz	eB/(2π m_e) med SI 2019 e och CODATA 2018 m_e [calc]
τ Boötis, osäkra utbrott vid 14–21 MHz	≥ 5.0–7.5 G	minsta fältstyrka vid källan för det bandet, om det är cyklotronstrålning (bandet enligt Turner et al. 2021) [beräknat]
Utbrott från YZ Ceti vid 2–4 GHz	≥ 0.71–1.43 kG	minsta fält vid källan, på stjärnan (bandet enligt Pineda & Villadsen 2023) [beräknat]
LOFAR-bandet	10–240 MHz	van Haarlem et al. 2013
τ Boo Ab, lagrad massa och period	4.5 MJ · 3.31 d	exoplanet.eu
YZ Cet b, lagrad m sin i och period	0.0022 MJ · 2.02087 d	exoplanet.eu

Påståendena och hur de står sig

Preliminär, inte bekräftad

τ Boötis b · LOFAR

Cirkulärt polariserad, skurvis emission vid 14–21 MHz, omkring 3σ, utan något i sidostrålarna; en långsamt varierande signal vid 21–30 MHz rapporterades också, med författarnas egna tvivel (Turner et al. 2021). Uppföljande LOFAR-observationer som täckte 70 % av omloppsbanan, inklusive de tidigare omloppsfaserna, visade ingen skurvis eller långsam emission (Turner et al. 2024).

Turner et al. 2021 · Turner et al. 2024

Omstritt: ingen planet förklarar det ännu

GJ 1151 · LOFAR

Lågfrekvent strålning från en lugn röd dvärg, med karaktär av ett planetärt norrsken, tolkad som att stjärnan växelverkar med en planet av jordstorlek i en bana på 1–5 dagar (Vedantham et al. 2020). Radialhastigheter hittade sedan en planet i en bana på 390 dagar som mycket osannolikt är källan, och ingen kortperiodisk planet (minsta massa under 1,2 jordmassor) (Blanco-Pozo et al. 2023).

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

Kandidat

YZ Ceti · VLA

Koherenta skurar vid 2–4 GHz, två av dem vid liknande omloppsfaser för YZ Ceti b, som rimligen skulle kunna driva dem; stjärnaktivitet är inte utesluten, så YZ Ceti är ett kandidatsystem för växelverkan mellan stjärna och planet (Pineda & Villadsen 2023).

Pineda & Villadsen 2023

Radio hittade de första planeterna, på ett annat sätt

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 ›

Storhet	Värde	Källa
PSR B1257+12 b: tidsamplitud	0.00453 ms	(Mp/M_psr)·a/c med exoplanet.eu:s massa 7e-05 MJ, a = 0,19 AU, sin i = 1 och en antagen pulsar på 1,4 M☉ (dess massa lagras inte) [calc]
PSR B1257+12 c: tidsamplitud	1.59 ms	(Mp/M_psr)·a/c med massan 0,013 MJ från exoplanet.eu, a = 0,36 AU, sin i = 1 och en antagen pulsar på 1,4 M☉ (dess massa är inte lagrad) [calc]
PSR B1257+12 d: tidsamplitud	1.88 ms	(Mp/M_psr)·a/c med massan 0,012 MJ från exoplanet.eu, a = 0,46 AU, sin i = 1 och en antagen pulsar på 1,4 M☉ (dess massa är inte lagrad) [calc]

Inte en metod för att detektera exoplaneter

Sökningar efter teknosignaturer (SETI)

Dessa söker efter konstruerade signaler, inte efter planeter eller deras norrsken, och hålls åtskilda här. Breakthrough Listen observerade 1 327 närliggande stjärnor vid 1,10–3,45 GHz med Green Bank och Parkes och fann, efter att ha uteslutit markbundna störningar, noll kandidater; de övre gränserna för en sändares effekt är 2×10¹² W och 9×10¹² W (Price et al. 2020; mål från Isaacson et al. 2017).

SetuHQ observerar inte i radio. Scenen är en illustration: fältlinjer, kon och omloppsbana är inte skalenliga, och utbrottstiderna är illustrativa; endast gränsfrekvensen är beräknad.

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

Källor