地球的磁场不仅让所有指南针指向同一个方向,还通过偏转定期从太阳喷发出的高能粒子和等离子体来保护地球维持生命的薄片大气层。现在,研究人员在另一个太阳系中识别出一颗前景地球大小的行星,作为可能也具有磁场的主要候选人- YZ Ceti b,一颗环绕距离地球约12光年的恒星旋转的岩石行星。 研究人员塞巴斯蒂安·皮内达和杰基·维拉德森利用美国国家科学基金会国家无线电天文台运营的卡尔·G·贾斯基大型阵列射电望远镜观察到了从星球YZ Ceti发出的重复无线电信号。皮内达和维拉德森的研究旨在了解远距离星球和它们轨道上的行星之间的磁场相互作用,并得到了NSF的支持。他们的研究发表在《自然·天文》杂志上。
“寻找其他太阳系中潜在的宜居或含生命的行星部分取决于能否确定类地行星是否真的具有磁场,”美国国家无线电天文台的项目主任乔·佩斯说。“这项研究不仅显示了这个特定的岩石外行星可能具有磁场,还提供了一种有前途的方法来寻找更多的行星。”
一颗行星的磁场可以防止该行星的大气层被星球喷发的粒子逐渐磨损,解释了科罗拉多大学的天体物理学家皮内达。“行星是否保持大气层取决于该行星是否具有强大的磁场。”
来自另一颗恒星的无线电信号
“我看到了之前没有人看到过的事情。”回忆起那一刻,Bucknell大学的天文学家维拉德森在周末在家研究数据时第一次发现了这个无线电信号。
“我们看到了最初的爆发,非常美丽。”皮内达说,“当我们再次看到它时,非常明显,OK,也许我们真的有些东西。”
研究人员推测,他们探测到的恒星无线电波是由外行星的磁场与它所绕行的恒星之间的相互作用产生的。但是,要在长距离上探测到这种无线电波,它们必须非常强。虽然先前已经探测到了大型木星大小的外行星的磁场,但对于相对微小的地球大小的外行星来说,则需要采用不同的技术。
维拉德森解释说,由于磁场是看不见的,因此确定远处的行星是否真的具有磁场是具有挑战性的。“我们正在寻找一种看到它们的方法。”她说:“我们正在寻找距其恒星非常接近且与地球大小相似的行星。这些行星离恒星太近,无法生存,但由于它们离恒星如此之近,所以行星会穿过从恒星上喷发的一些物质。”
“如果行星具有磁场并穿过足够多的星系物质,它会导致恒星发出明亮的无线电波。”
小型红矮星YZ Ceti及其已知的外行星YZ Ceti b提供了理想的组合,因为这颗外行星距离其恒星非常接近,仅需两天就能完成一次完整的轨道运动。(相比之下,我们太阳系中最短的行星轨道是水星,为88天。)当来自YZ Ceti的等离子体撞上行星的磁“犁”时,它会与恒星本身的磁场相互作用,从而产生足够强的无线电波在地球上被观测到。
然后可以测量这些无线电波的强度,从而使研究人员确定行星的磁场有多强。
太阳释放的高能粒子和有时巨大的等离子体在地球附近产生太阳天气。太阳发射的这些物质可以扰乱全球通信,并使卫星和甚至地球表面上的电子短路。太阳天气与地球磁场和大气层之间的相互作用还会产生极光现象,即北极光。
YZ Ceti b与其恒星之间的相互作用也会产生极光,但存在一个重要差异:极光出现在恒星上。
“我们实际上在看到恒星上的极光 - 这就是这个无线电发射的含义,”Pineda解释道。“如果行星有自己的大气层,它也应该有极光。”
两位研究人员都认为,虽然YZ Ceti b是目前为止最有可能拥有磁场的岩质系外行星,但这并非定论。“这可能真的就是它,”Villadsen说。“但我认为,在真正强有力的行星引起的无线电波得到确认之前,还需要进行大量跟进工作。”
“许多新的无线电设施正在建成并计划在未来启用,”Pineda表示,未来研究的可能性很大。“一旦我们证明了这确实正在发生,我们就能更有系统地进行研究。我们现在处于这一过程的开始阶段。”
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