Todavía no podemos detectarlos, pero las señales de radio de sistemas solares distantes podrían proporcionar información valiosa sobre las características de sus planetas.
Un artículo de científicos de la Universidad de Rice describe una forma de determinar mejor qué exoplanetas tienen más probabilidades de producir señales detectables en función de la actividad de la magnetosfera en los lados nocturnos previamente descontados de los exoplanetas.
El estudio del ex alumno de Rice, Anthony Sciola, quien obtuvo su doctorado esta primavera y fue asesorado por el coautor y físico del plasma espacial Frank Toffoletto , muestra que si bien las emisiones de radio de los lados diurnos de los exoplanetas parecen maximizar durante la alta actividad solar, las que emergen desde el lado nocturno es probable que contribuyan significativamente a la señal.
Los científicos de la Universidad de Rice han mejorado los modelos que podrían detectar la actividad de la magnetosfera en exoplanetas. Los modelos agregan datos de la actividad nocturna que podrían aumentar las señales en al menos un orden de magnitud. En esta ilustración, la estrella del planeta está en la parte superior izquierda y los parches del arco iris son las intensidades de emisión de radio, la mayoría provenientes del lado nocturno. Las líneas blancas son líneas de campo magnético. Ilustración de Anthony Sciola, Rice University
Esto interesa a la comunidad de exoplanetas porque la fuerza de la magnetosfera de un planeta dado indica qué tan bien estaría protegido del viento solar que irradia desde su estrella, de la misma manera que el campo magnético de la Tierra nos protege .
Los planetas que orbitan dentro de la zona Ricitos de Oro de una estrella , donde las condiciones podrían dar lugar a la vida, podrían considerarse inhabitables sin evidencia de una magnetosfera lo suficientemente fuerte. Los datos de la fuerza del campo magnético también ayudarían a modelar los interiores planetarios y comprender cómo se forman los planetas, dijo Sciola.
El estudio aparece en The Astrophysical Journal .
La magnetosfera de la Tierra no es exactamente una esfera; es un conjunto de líneas de campo en forma de cometa que se comprimen contra el lado diurno del planeta y se alejan hacia el espacio en el lado nocturno, dejando remolinos a su paso , especialmente durante eventos solares como eyecciones de masa coronal . La magnetosfera alrededor de cada planeta emite lo que interpretamos como ondas de radio, y cuanto más cerca del sol orbita un planeta, más fuertes son las emisiones.
Los astrofísicos tienen un conocimiento bastante bueno de las magnetosferas planetarias de nuestro propio sistema basadas en la Ley Radiométrica de Bode , una herramienta analítica utilizada para establecer una relación lineal entre el viento solar y las emisiones de radio de los planetas en su camino. En los últimos años, los investigadores han intentado aplicar la ley a los sistemas exoplanetarios con un éxito limitado.
“La comunidad ha utilizado esta regla empírica, modelos empíricos, basados en lo que sabemos sobre el sistema solar, pero es una especie de promediado y suavizado”, dijo Toffoletto. “Un modelo dinámico que incluye todo este comportamiento puntiagudo podría implicar que la señal es en realidad mucho más grande de lo que sugieren estos modelos antiguos. Anthony está tomando esto y lo está llevando al límite para comprender cómo se podrían detectar las señales de los exoplanetas “.
Sciola dijo que el modelo analítico actual se basa principalmente en las emisiones que se espera que emerjan de la región polar de un exoplaneta, lo que vemos en la Tierra como una aurora. El nuevo estudio agrega un modelo numérico a los que estiman las emisiones de la región polar para proporcionar una imagen más completa de las emisiones alrededor de un exoplaneta completo.
“Estamos agregando características que solo aparecen en regiones más bajas durante una actividad solar realmente alta”, dijo.
Resulta que las emisiones del lado nocturno no necesariamente provienen de un lugar grande, como las auroras alrededor del polo norte, sino de varias partes de la magnetosfera. En presencia de una fuerte actividad solar, la suma de estos lugares nocturnos podría elevar las emisiones totales del planeta en al menos un orden de magnitud.
“Son a muy pequeña escala y ocurren esporádicamente, pero cuando los sumas todos, pueden tener un gran efecto”, dijo Sciola, quien continúa el trabajo en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. “Necesitas un modelo numérico para resolver esos eventos. Para este estudio, Sciola utilizó el Entorno Geoespacial de Atmósfera Multiescala (MAGE) desarrollado por el Centro de Tormentas Geoespaciales (CGS) con sede en el Laboratorio de Física Aplicada en colaboración con el grupo de física de plasma espacial de la Universidad de Rice.
“Básicamente, estamos confirmando el modelo analítico para simulaciones de exoplanetas más extremas, pero agregando detalles adicionales”, dijo. “La conclusión es que estamos prestando más atención a los factores limitantes del modelo actual, pero decimos que, en determinadas situaciones, se pueden obtener más emisiones de las que sugiere ese factor limitante”.
Señaló que el nuevo modelo funciona mejor en sistemas exoplanetarios. “Necesitas estar muy lejos para ver el efecto”, dijo. Es difícil saber qué está sucediendo a escala global en la Tierra; es como intentar ver una película sentándose junto a la pantalla. Solo obtienes un pequeño parche “.
Además, es posible que las señales de radio de un exoplaneta similar a la Tierra nunca sean detectables desde la superficie de la Tierra, dijo Sciola. “La ionosfera de la Tierra los bloquea”,
“Eso significa que ni siquiera podemos ver la propia emisión de radio de la Tierra desde el suelo, a pesar de que está tan cerca”.
La detección de señales de exoplanetas requerirá un complejo de satélites o una instalación en el lado opuesto de la luna. “Ese sería un lugar agradable y tranquilo para hacer una matriz que no estará limitada por la ionosfera y la atmósfera de la Tierra”, dijo Sciola.
Dijo que la posición del observador en relación con el exoplaneta también es importante. “La emisión se ‘transmite’”, comento Sciola. “Es como un faro: puedes ver la luz si estás alineado con el haz, pero no si estás directamente encima del faro. Entonces, tener una mejor comprensión del ángulo esperado de la señal ayudará a los observadores a determinar si están en línea para observarlo para un exoplaneta en particular “.
Fuente: Universidad de Rice
