Ainda não podemos detectá-los, mas os sinais de rádio de sistemas solares distantes podem fornecer informações valiosas sobre as características de seus planetas.
Um artigo de cientistas da Rice University descreve uma maneira de determinar melhor quais exoplanetas têm maior probabilidade de produzir sinais detectáveis com base na atividade da magnetosfera em noites noturnas previamente descontadas dos exoplanetas.
O estudo do ex-aluno de Rice, Anthony Sciola, que obteve seu doutorado. esta primavera e foi orientado pelo co-autor e físico espacial de plasma Frank Toffoletto, mostra que, embora as emissões de rádio dos lados diurnos dos exoplanetas pareçam atingir o máximo durante a alta atividade solar, as que emergem do lado noturno provavelmente aumentarão significativamente o sinal.
Isso interessa à comunidade de exoplanetas porque a força da magnetosfera de um determinado planeta indica o quão bem ela seria protegida do vento solar que irradia de sua estrela, da mesma forma que o campo magnético da Terra nos protege.
Os planetas que orbitam dentro da zona Cachinhos Dourados de uma estrela, onde as condições podem dar origem à vida, podem ser considerados inabitáveis sem evidências de uma magnetosfera forte o suficiente. Os dados de força do campo magnético também ajudariam a modelar os interiores planetários e a entender como os planetas se formam, disse Sciola.
O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal.
A magnetosfera da Terra não é exatamente uma esfera; é um conjunto de linhas de campo em forma de cometa que se comprimem contra o lado diurno do planeta e diminuem para o espaço no lado noturno, deixando redemoinhos em seu rastro, especialmente durante eventos solares como ejeções de massa coronal. A magnetosfera ao redor de cada planeta emite o que interpretamos como ondas de rádio, e quanto mais perto do sol um planeta orbita, mais fortes são as emissões.
Os astrofísicos têm uma compreensão muito boa das magnetosferas planetárias de nosso próprio sistema com base na Lei de Bode Radiométrica, uma ferramenta analítica usada para estabelecer uma relação linear entre o vento solar e as emissões de rádio dos planetas em seu caminho. Nos últimos anos, os pesquisadores tentaram aplicar a lei a sistemas exoplanetários com sucesso limitado.
“A comunidade tem usado esses modelos empíricos baseados no que sabemos sobre o sistema solar, mas é uma espécie de média e suavizada”, disse Toffoletto. “Um modelo dinâmico que inclui todo esse comportamento pontiagudo pode implicar que o sinal é realmente muito maior do que esses modelos antigos sugerem. Anthony está levando isso e levando-o ao seu limite para entender como os sinais de exoplanetas podem ser detectados.”
Sciola disse que o modelo analítico atual se baseia principalmente nas emissões que devem emergir da região polar de um exoplaneta, o que vemos na Terra como uma aurora. O novo estudo anexa um modelo numérico para aqueles que estimam as emissões da região polar para fornecer uma imagem mais completa das emissões em torno de um exoplaneta inteiro.
“Estamos adicionando recursos que só aparecem em regiões mais baixas durante a atividade solar realmente alta”, disse ele.
Acontece, disse ele, que as emissões noturnas não vêm necessariamente de um grande ponto, como as auroras ao redor do pólo norte, mas de várias partes da magnetosfera. Na presença de forte atividade solar, a soma dessas manchas noturnas poderia aumentar as emissões totais do planeta em pelo menos uma ordem de magnitude.
“Eles são em escala muito pequena e ocorrem esporadicamente, mas quando você soma todos eles podem ter um grande efeito”, disse Sciola, que continua o trabalho no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins. “Você precisa de um modelo numérico para resolver esses eventos. Para este estudo, Sciola usou o Multiscale Atmosphere Geospace Environment (MAGE) desenvolvido pelo Center for Geospace Storms (CGS) baseado no Laboratório de Física Aplicada em colaboração com o grupo de física de plasma espacial de Rice .
“Estamos essencialmente confirmando o modelo analítico para simulações de exoplanetas mais extremas, mas adicionando detalhes extras”, disse ele. “A conclusão é que estamos chamando mais atenção para os fatores limitantes do modelo atual, mas dizendo que, em certas situações, você pode obter mais emissões do que o fator limitante sugere.”
Ele observou que o novo modelo funciona melhor em sistemas exoplanetários. “Você precisa estar muito longe para ver o efeito”, disse ele. É difícil dizer o que está acontecendo em escala global na Terra; é como tentar assistir a um filme sentando ao lado da tela. Você está recebendo apenas um pequeno remendo disso. ”
Além disso, os sinais de rádio de um exoplaneta semelhante à Terra podem nunca ser detectáveis da superfície da Terra, disse Sciola. “A ionosfera da Terra os bloqueia”, disse ele. “Isso significa que não podemos nem ver a emissão de rádio da própria Terra vinda do solo, mesmo estando tão perto.”
A detecção de sinais de exoplanetas exigirá um complexo de satélites ou uma instalação no outro lado da lua. “Esse seria um lugar agradável e tranquilo para fazer uma série que não seja limitada pela ionosfera e atmosfera da Terra”, disse Sciola.
Ele disse que a posição do observador em relação ao exoplaneta também é importante. “A emissão é ‘irradiada'”, disse Sciola. “É como um farol: você pode ver a luz se estiver alinhado com o feixe, mas não se estiver diretamente acima do farol. Portanto, ter uma melhor compreensão do ângulo esperado do sinal ajudará os observadores a determinar se eles estão em linha para observá-lo para um exoplaneta específico. “
Publicado em 26/06/2021 16h42
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