Buitenaards leven - exoplaneten

LOFAR gebruikt nieuwe manier om exoplaneten te onderzoeken

De interactie tussen een ster en zijn planeet
Astronomen hebben de kennis van tientallen jaren van radiowaarnemingen van Jupiter gebruikt om deze ster te bestuderen. Een grote versie van Jupiter – Io in de vorm van een ster – planeetsysteem wordt al lange tijd voorspeld. De nu waargenomen straling past heel goed in deze theorie. Credit: Astron

De door Nederland geleide LOFAR radiotelescoop (Low Frequency Array) is door astronomen gebruikt om ongewone radiosignalen te vinden die afkomstig zijn van de nabije rode dwergster GJ 1151. De radiogolven dragen het signaal van aurora’s die worden veroorzaakt door een interactie tussen een ster en zijn planeet.

De radiostraling van een ster-planeet worden al meer dan 30 jaar voorspeld maar dit is voor het eerst dat astronomen ze ook daadwerkelijk hebben kunnen waarnemen. Deze methode, die alleen mogelijk is met een gevoelige radiotelescoop als LOFAR, biedt nieuwe mogelijkheden om exoplaneten in de bewoonbare zone van hun ster te vinden. Ook kan op deze manier de omgeving waarin de planeet zich bevindt worden bestudeerd.

Rode dwergen zijn de meest voorkomende sterren in ons sterrenstelsel. Ze zijn veel kleiner en kouder dan onze Zon. Dit betekent dat een bewoonbare planeet zich veel dichterbij de ster moet bevinden dan de Aarde bij de Zon.

Rode dwergen hebben ook veel sterkere magneetvelden dan onze Zon en dat betekent dat een bewoonbare planeet rond een rode dwerg aan veel sterkere magnetische straling wordt blootgesteld. Hierdoor kan een dergelijke planeet sterk opwarmen en kan zelfs de atmosfeer worden aangetast. Radiostraling die verband houdt met dit proces is een van de weinige middelen om de kracht van dit effect te meten.

De beweging van de planeet door het sterke magnetische veld van de rode dwerg heeft hetzelfde effect als een dynamo op een fiets. Het genereert een sterke stroom die aurora’s en radiostraling veroorzaakt.

Dergelijke effecten nemen we in ons zonnestelsel niet waar en dat is te danken aan het zwakkere magneetveld van de Zon en de grotere afstand van de planeten tot de Zon. Echter, de interactie van de Io met het magneetveld van Jupiter zorgt voor een vergelijkbare heldere radiostraling die op voldoende lage frequenties helderder is dan de straling van de Zon.

De LOFAR-astronomen hebben de kennis van tientallen jaren aan radiowaarnemingen van Jupiter toegepast op deze ster. Een versie op grote schaal van Jupiter – Io wordt al lange tijd voorspeld in de vorm van een ster-planeetsysteem. De straling die de astronomen nu hebben waargenomen past heel goed in deze theorie.

De onderzoekers zoeken nu naar vergelijkbare straling bij andere sterren. We weten dat bijna iedere rode dwerg aardse planeten heeft, dus er moeten andere sterren zijn waar ook dit effect is waar te nemen.

Het team maakte gebruik van data van het lopende onderzoek van de noordelijke sterrenhemel dat onder de naam LOFAR Two Metre Sky Survey (LoTSS) wordt uitgevoerd. Met de gevoeligheid van LOFAR denken de onderzoekers in de buurt van de Zon een honderdtal van dergelijke systemen te vinden. Totdat de Square Kilometre Array (SKA) gereed is, is LOFAR  het meest geschikte instrument voor dergelijk onderzoek.

De onderzoekers verwachten dat deze nieuwe methode om exoplaneten te vinden ook nieuwe wegen opent om de omgeving waarin exoplaneten zich bevinden beter te leren begrijpen. Op de lange termijn wil men kunnen bepalen welke invloed de magnetische activiteit van een ster precies heeft op de bewoonbaarheid van een exoplaneet. Radiostraling is een groot deel van die puzzel. De onderzoekers hebben aangetoond dat dit soort onderzoek met de nieuwe generatie radiotelescopen uitgevoerd kan worden.

Artikel: “Coherent Radio Emission from a Quiescent Red Dwarf Indicative of Star-Planet Interaction”

 

Eerste publicatie: 18 februari 2020
Bron: Astron