Eksoplaneter - verdener, der kredser om fjerne solskin - er meget, meget langt væk. Astronomer lærer, hvordan nogle kan se ud, og hvad der er i deres atmosfærer. Snart - for første gang - vil et nyt teleskop være i stand til at "se inde" i nogle exoplaneter.
Indtil videre er godt 4.000 eksoplaneter blevet bekræftet, der kredser om andre stjerner, med mange flere, der venter på at blive verificeret og opdaget. Selvom de er så langt væk, har videnskabsmænd været i stand til at begynde at få ledetråde til, hvordan nogle af dem ser ud, om de er store gasgiganter som Jupiter eller mindre stenede verdener som Jorden, og hvad der er i deres atmosfærer. Men nu vil et nyt radioteleskop i Frankrig være i stand til at "se inde" i nogle af disse eksotiske verdener ved at studere deres magnetiske felter. Et aktivt magnetfelt skulle pege på en planet, der har en magnetisk dynamo dybt inde i den, en snurrende, flydende metallisk kerne.
Teleskopet vil være en del af Low Frequency Array (LOFAR), et europæisk radioteleskoparray centreret i Holland. Selve det nye instrument, den nye udvidelse i Nançay Opgradering af LOFAR (NenuFAR), er placeret på Nançay Radioastronomy Station i Frankrig. En af LOFARs vigtigste opgaver er at lokalisere radiosignaler fra de tidligste stjerner i universet. Men det vil også se efter bevis for magnetfelter omkring eksoplaneter. Ifølge astrofysiker Evgenya Shkolnik fra Arizona State University i Tempe:
Det er en sonde i den interne struktur, der ikke er nogen anden måde at komme på lige nu.
Det forventes, at LOFAR skal være i stand til at foretage sin første detektion temmelig snart, som Shkolnik bemærkede:
Det er kun et spørgsmål om tid, sandsynligvis måneder.
NenuFAR-teleskopantenner i Frankrig, en del af LOFAR. NenuFAR vil være i stand til at "se inde" varme Jupiter-exoplaneter og måle deres magnetiske felter. Billede via Laurent Denis / Station De Radioastronomie De Nançay / Videnskab.
At være i stand til at detektere og studere magnetiske felter på exoplaneter er vigtigt, fordi disse magnetiske felter kan give ledetråde til både hvordan planeten dannede sig, og hvad dens potentielle beboelsesevne er. Jordens magnetfelt beskytter for eksempel overfladen mod dødbringende kosmiske stråler og ladede partikler fra solen. Det hjælper også med at beskytte atmosfæren mod at blive strippet væk i rummet, som det skete med Mars, som nu kun har et meget svagt magnetfelt. Som Jean-Mathias Griessmeier fra University of Orléans i Frankrig sagde:
Dette åbner en ekstra dør til at studere eksoplaneter på afstand.
Videnskabsmænd vil også være i stand til at sammenligne magnetfelterne på exoplaneter med dem i vores solsystem, for at se, hvor ens eller forskellige de er. Er de omkring planeter i vores solsystem typiske?
Hot Jupiters er gasgigantplaneter, der kredser meget tæt på deres stjerner. NenuFAR vil være i stand til at "se inde" nogle af dem ved at studere deres magnetiske felter. Billede via NASA / ESA / J.Bacon / Science Alert.
Der er dog grænser for, hvad LOFAR og NenuFAR kan gøre. De fleste eksoplaneters magnetfelter ville være for svage til at detektere på grund af de enorme afstande. Selv Jupiters ville være vanskeligt at finde, hvis det var lysår væk fra os. Men især for en slags exoplanet - varme Jupiters - ville det være en lettere opgave. Varme Jupiters, gasgiganter, der kredser meget tæt på deres stjerner, bør have stærkere magnetiske felter på grund af at de bliver slået af en stærkere stjernevind. Dette vil gøre det muligt for flere elektroner at blive pisket op af planetens magnetosfære til et signal, der potentielt er et million gange stærkere end Jupiters.
NenuFAR vil øge LOFARs evne til at detektere disse fremmede magnetiske felter markant fra varme Jupiters, da det er meget mere følsomt over for lavere frekvenser, under 85 megahertz (MHz) - bunden af FM-radiobåndet - ned til 10 MHz, under hvilket ionosfæren blokerer alle signaler fra rummet. Til sidst vil der være næsten 2.000 af de pyramide trådrammerantenner involveret i søgningen, mest indeholdt i en 400 meter (1.300 fod) kerne. Magnetfelter fra stenede planeter som Jorden vil sandsynligvis være for svage til at findes med det nuværende NenuFAR-array, da de ville være under 10 MHz-grænsen.
Jupiter har et stærkt magnetfelt - usynligt for det menneskelige øje - der sandsynligvis ligner det hos mange andre Jupiter-lignende exoplaneter. Billede via NASA / Space Answers.
Det skulle ikke vare for længe, før de første afsløringer foretages, måske bare et par måneder, som Shkolnik sagde, da NenuFAR allerede har været aktiv siden juli. I øjeblikket er 60% af matrixens antenner operationelle, og 80% af hardware forventes at være på plads ved udgangen af året i afventning af yderligere finansiering. Lige nu er 80% af de 15 millioner euro, der er nødvendige for at opbygge og betjene matrixen, fra statslige finansierere, universiteter og lokale myndigheder, sikret.
NenuFAR vil fokusere på et dusin eller så kendte varme Jupiters i dage lange observationsløb. Det vil blive sammen med andre observatorier, såsom Owens Valley Long Wavelength Array (OVRO-LWA) i Californien, som har 352 antenner, når den er færdig næste år. Denne matrix er imidlertid ikke så følsom som NenuFAR, og den vil scanne hele himlen i stedet for bare at se på udvalgte kendte varme Jupitere, i håb om, at den vil opdage sjældne store bursts af signaler, der genereres af koronale masseudkast, der rammer en planetens magnetiske Mark. Påvisning og analyse af magnetiske felter fra klippede exoplaneter som Jorden bliver nødt til at vente på lignende teleskoper baseret i rummet eller på fjernsiden af månen for at undslippe Jordens ionosfære, som blokerer radioemissioner lavere end 10 MHz.
NenuFAR og lignende fremtidige teleskopiske arrays, der følger den, vil give et andet vigtigt skridt i forståelsen af, hvordan eksoplaneter dannes og udvikles, og hvor ens - og forskellige - de er til planeter i vores eget solsystem.
Nederste linje: Et nyt radioteleskop lader snart forskere "se inde" i varme Jupiter-exoplaneter og måle deres magnetiske felter for første gang.