천문학자들은 조용한 별에서 특이한 전파 방출을 발견했는데, 이는 가까운 행성과의 상호 작용으로 가장 잘 설명됩니다. 이 경우 자기장의 선을 따라 전자의 움직임은 별의 극에서 전파 범위에서 강력한 오로라를 생성합니다. 유사한 메커니즘이 태양계의 위성 행성 쌍(목성과 이오)에 대해 알려져 있지만 항성-외계행성 쌍에 대해 등록된 것은 이번이 처음입니다. 이 발견은 외계 행성을 탐사하는 새로운 방법의 기초를 형성할 수 있다고 저자들은 Nature Astronomy 저널에 씁니다.
일반적으로 일반 별은 150MHz 미만의 주파수를 가진 강력한 전파원이 아닙니다. 이러한 유형의 복사를 관찰하는 경우 별의 반경 1개 이상의 높이에서 코로나의 불균일한 영역에서 생성되는 것으로 믿어집니다. 특히, 태양의 저주파 복사는 코로나의 구조, 질량 방출 및 우주 날씨를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
기가헤르츠 주파수의 별에서 눈에 띄는 전파 방출이 기록된 모든 사례는 외부 층의 비열 과정과 관련이 있습니다. 또한 이러한 소스의 압도적 다수는 플레어 별(AD Leo), 빠르게 회전하는 발광체(FK Combustion) 또는 근접 쌍성체(Algol)와 같이 자기 활동을 하는 물체 유형 중 하나에 속합니다. 수백 메가헤르츠의 낮은 주파수에서 알려진 유일한 항성 전파 방출원은 해당 변수 클래스의 프로토타입인 깜박이는 UV Ceti입니다.
ASTRON의 Harish Vedantham이 이끄는 5개국의 천문학자들은 8파섹 떨어진 GJ 1151이라는 단일 M급 적색 왜성에서 나온 유럽 저주파 간섭계 LOFAR로 저주파 복사의 독특한 사례를 발견했습니다. 조용한 분위기와 약한 회전, 즉 자체적으로 강력한 전파를 생성 할 수 없습니다.
이 발광체는 가이아 위성의 데이터에 따라 LOFAR 카탈로그의 물체를 지구에서 20파섹 이내의 별과 비교하는 프레임워크 내에서 발견되었습니다. 최대 거리는 절대 광도가 낮은 광원을 감지할 가능성을 높이고 서로 다른 광원이 겹칠 가능성을 줄이기 위해 선택되었습니다. GJ 1151의 전파 방출은 한 달 동안 수행된 4번의 관측 세션 중 1번의 관측 세션에서 기록되었습니다. 그것은 고도의 편광(64 ± 6%)을 가졌으며 높은 변동성과 함께 은하계 외 물체와의 우연한 일치를 배제합니다.
전파 생성에 적합하지 않은 GJ 1151의 매개변수 외에도 이 복사는 알려진 별 폭발과 다른 것으로 밝혀졌으며, 이는 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 낮은 편광, 1010 켈빈 이하의 밝기 온도, 넓은 스펙트럼 범위 및 수 시간의 지속 시간을 특징으로 하는 비간섭성 자이로 싱크로트론 복사(태양 전파 폭풍과 유사)를 포함합니다. 두 번째 등급은 높은 원형 편파, 좁은 순간 복사 대역 및 몇 초에서 몇 분의 지속 시간을 갖는 간섭성 복사(태양 전파 방출 폭발과 유사)입니다. 이 두 가지 유형과 대조적으로 GJ 1151의 복사는 8시간 이상 지속되었으며 120~167MHz 범위의 주파수와 실질적으로 독립적이며 높은 원형 편광을 가졌습니다.
천문학자들은 이것이 가까운 궤도에 외계행성이 존재한다는 가정에 의해서만 만족스럽게 설명될 수 있다는 결론에 이르렀습니다.이 경우 별의 자기권을 통한 행성의 움직임(M급 왜성은 일반적으로 강한 자기장을 가짐)은 실제로 발전기와 같은 전기 모터를 생성합니다. 결과적으로 전자의 강한 전류가 발생하여 별의 자극에 접근하면 대기에서 강력한 전파와 오로라를 생성합니다.
유사한 과정이 태양계에서 알려져 있습니다. 이것이 목성에서 전파 방출이 발생하는 방식입니다. 이 행성은 또한 눈에 띄는 자기장을 가지고 있으며 지속적인 화산 활동과 관련하여 가스 거인에 가까운 위성 Io의 대기가 하전 입자의 소스 역할을 합니다. 결과적으로 적절한 조건에서 전자 사이클로트론 마스터 불안정이 발생하여 하전 입자의 복사 위상을 동기화하고 방향성 간섭 복사를 유도합니다. 목성 주위를 도는 이오의 공전 빈도에 해당하는 주기로 지구에 고정되어 있습니다. 낮은 주파수에서 목성은 태양보다 더 밝은 것으로 밝혀졌습니다.
비슷한 현상이 30년 이상 전에 별에 대해 예측되었지만 이전에는 관찰된 적이 없습니다. 저자들은 이 경우에 복사가 별의 극성 "전파빔"과 연관되어 있지만 이론적으로는 행성의 자기권과 연관될 수 있다고 제안합니다. 그러나 이를 위해서는 외계 행성의 자기장이 매우 강해야 하며 이는 뜨거운 목성의 경우일 수 있으며 강력한 자기장이 예측되지 않는 M 왜성에서는 지구와 같은 행성이 훨씬 더 자주 발견됩니다..
LOFAR 간섭계에 대한 무선 조사가 계속됨에 따라 천문학자들의 추정에 따르면 약 100개에 달하는 그러한 시스템이 더 많이 발견될 것입니다. 그것들은 모두 태양 환경에 속하기 때문에 반지름 속도 방법을 포함한 다른 방법으로 연구하는 것이 가능합니다. 이를 통해 외계행성의 궤도 주기와 질량을 독립적으로 추정할 수 있어 모델의 정확성을 검증할 수 있다.
앞서 천문학자들은 뜨거운 목성의 자기장이 이론적인 예측보다 몇 배나 더 강하다는 것을 발견하고 FAST 전파 망원경을 사용하여 자기장이 있는 외계행성을 찾는 것을 제안했으며 고대 지구 자기장의 보호 역할을 입증했습니다.