Блог

Dec 18, 2023

Когерентные радиовсплески от известных M

Природная астрономия, том 7,

Природная астрономия, том 7, страницы 569–578 (2023 г.) Процитировать эту статью

40 тысяч доступов

1630 Альтметрия

Подробности о метриках

Наблюдение магнитных взаимодействий звезды и планеты (SPI) открывает перспективы для определения магнитных полей экзопланет. Модели субальфвеновских SPI предсказывают, что планеты земной группы на близких орбитах вокруг M-карликов могут вызывать заметное звездное радиоизлучение, проявляющееся в виде всплесков сильно поляризованного когерентного излучения, наблюдаемого в определенных положениях на орбитах планет. Здесь мы представляем обнаружение когерентных радиовсплесков на частоте 2–4 ГГц на медленно вращающемся M-карлике YZ Ceti, на котором находится компактная система планет земной группы, самая внутренняя из которых вращается по орбите с двухдневным периодом. Два когерентных всплеска происходят на одинаковых орбитальных фазах YZ Ceti b, что указывает на повышенную вероятность всплесков вблизи этой орбитальной фазы. Мы моделируем магнитосферную среду системы в контексте субальфвеновских SPI и определяем, что YZ Ceti b может правдоподобно влиять на наблюдаемые плотности потока радиообнаружений. Однако мы не можем исключить звездную магнитную активность без хорошо охарактеризованной частоты непланетных когерентных радиовсплесков на медленных ротаторах. Таким образом, YZ Ceti является кандидатом на радиосистему SPI с уникальными перспективами в качестве цели для долгосрочного мониторинга.

Возможное обнаружение когерентного радиоизлучения, связанного с экзопланетной системой, побудило поиски частот от мегагерца до гигагерца из-за потенциала таких излучений для исследования неизвестных магнитных свойств экзопланет1,2,3. Эти предполагаемые выбросы являются следствием магнитного взаимодействия звезды и планеты (SPI), при котором рассеиваемая энергия приводит в действие излучение электронного циклотронного мазера (ECM), которое происходит на циклотронной частоте исходной области: излучение мегагерцовой частоты от самой планеты ( поля менее десятков гаусс)4,5 или от мегагерца до гигагерца излучения звездной короны (поля до килогаусса), поскольку планетарные возмущения передаются к звезде посредством альфвеновских волн6,7. Последний механизм, аналогичный взаимодействию силовой трубки Юпитер-Ио, основан на нахождении системы хозяин-спутник в субальфвеновском режиме, в котором альфвеновская скорость превышает скорость звездного ветра в системе отсчета планеты.

На примере системы Юпитер–Ио8 мы ожидаем, что такие субальфвеновские радиоСПИ будут проявляться как всплески когерентного излучения с сильной круговой поляризацией продолжительностью от минут до часов. В то время как магнитное взаимодействие может вызывать почти непрерывное излучение системы, угловое излучение радиоизлучения из силовой трубки звезда-планета, если смотреть на него удаленным наблюдателем, должно привести к тому, что излучение будет выглядеть как четко определенные всплески, зависящие от спутника. орбитальная фаза.

Недавние результаты показали излучение ECM на частоте 150 МГц от M-карликовых звезд, которое может соответствовать субальфвеновским SPI9,10,11. Однако этим системам необходимо подтверждение того, что планетарный спутник действительно управляет радиоизлучением, и в ходе кампаний, нацеленных на GJ 1151, планет пока не обнаружено (ссылки 12,13). Поляризованное радиоизлучение Проксимы Центавра (Prox Cen) демонстрирует возможную орбитальную периодичность с Prox Cen b14, но 11-дневный период планеты помещает ее на орбитальное расстояние, на котором маловероятно субальфвеновское взаимодействие15. Более того, возможность когерентных радиовсплесков полностью звездного происхождения остается важной, поскольку магнитно активные звезды-карлики M часто демонстрируют поляризованное радиоизлучение16,17, а медленно вращающийся карлик M Prox Cen демонстрирует когерентные радиовсплески, связанные со вспышками звезд18. Свойства радиовспышек неактивных М-карликов на частотах от мегагерца до гигагерца в значительной степени неизвестны, что усложняет попытки исключить звездную активность как причину радиовсплесков. Чтобы распутать звездную активность и SPI, мы стремимся идентифицировать систему с когерентными радиовсплесками и планетой с очень коротким периодом (менее нескольких дней), что позволит провести долгосрочный мониторинг для проверки орбитальной периодичности — четкое доказательство, которое могло бы окончательно определить, что любые выбросы вызваны SPI.