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Dec 18, 2023

Explosões de rádio coerentes de M conhecido

Natureza Astronomia volume 7,

Nature Astronomy volume 7, páginas 569–578 (2023)Cite este artigo

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Observar as interações magnéticas estrela-planeta (SPIs) oferece uma promessa para determinar os campos magnéticos dos exoplanetas. Modelos de SPIs sub-Alfvénicos preveem que planetas terrestres em órbitas próximas ao redor de anãs M podem induzir emissão de rádio estelar detectável, manifestando-se como rajadas de radiação coerente fortemente polarizada observável em posições orbitais de planetas específicos. Aqui apresentamos detecções de 2–4 GHz de rajadas de rádio coerentes na anã M YZ Ceti, que gira lentamente, que hospeda um sistema compacto de planetas terrestres, o mais interno dos quais orbita com um período de dois dias. Duas rajadas coerentes ocorrem em fases orbitais semelhantes de YZ Ceti b, sugerindo uma maior probabilidade de rajadas perto dessa fase orbital. Nós modelamos o ambiente magnetosférico do sistema no contexto dos SPIs sub-Alfvénicos e determinamos que YZ Ceti b pode alimentar plausivelmente as densidades de fluxo observadas das detecções de rádio. No entanto, não podemos descartar a atividade magnética estelar sem uma taxa bem caracterizada de rajadas de rádio coerentes não induzidas por planetas em rotadores lentos. O YZ Ceti é, portanto, um candidato a sistema SPI de rádio, com uma promessa única como alvo para monitoramento de longo prazo.

A possível detecção de emissões de rádio coerentes associadas a um sistema exoplanetário tem motivado pesquisas de frequências de megahertz a gigahertz devido ao potencial de tais emissões para sondar as propriedades magnéticas desconhecidas de exoplanetas1,2,3. Essas emissões propostas são a consequência de uma interação magnética estrela-planeta (SPI) na qual a energia dissipada alimenta a emissão de maser de ciclotron de elétrons (ECM), que ocorre na frequência de ciclotron da região da fonte: radiação de frequência de megahertz do próprio planeta ( campos de menos de dezenas de gauss)4,5, ou radiação de megahertz a gigahertz da coroa estelar (até campos de quilogauss) conforme a perturbação planetária é comunicada em direção às estrelas por meio de ondas de Alfvén6,7. O último mecanismo, análogo à interação do tubo de fluxo Júpiter-Io, depende do sistema hospedeiro-satélite estar dentro de um regime sub-Alfvénico, no qual a velocidade de Alfvén excede a velocidade do vento estelar no referencial do planeta.

Com base no exemplo do sistema Júpiter-Io8, esperamos que tais SPIs de rádio sub-alfvénicas apareçam como rajadas de emissão coerente com forte polarização circular com duração de minutos a horas. Embora a interação magnética possa gerar radiação quase contínua do sistema, o feixe angular da emissão de rádio do tubo de fluxo estrela-planeta, visto por um observador distante, deve fazer com que a emissão apareça como rajadas bem definidas dependentes do satélite fase orbital.

Resultados recentes revelaram emissões ECM de 150 MHz de estrelas anãs M que podem ser consistentes com SPIs sub-Alfvénicos9,10,11. No entanto, esses sistemas precisam de confirmação de que um satélite planetário realmente impulsiona a emissão de rádio, sem planetas ainda encontrados em campanhas visando GJ 1151 (refs. 12,13). A emissão de rádio polarizada de Proxima Centauri (Prox Cen) exibe uma possível periodicidade orbital com Prox Cen b14, mas o período de 11 dias do planeta o coloca a uma distância orbital improvável de ter interação sub-Alfvénica15. Além disso, a possibilidade de rajadas de rádio coerentes inteiramente de origem estelar permanece importante, já que estrelas anãs M magneticamente ativas frequentemente exibem emissões de rádio polarizadas16,17, e a anã M de rotação lenta Prox Cen exibe rajadas de rádio coerentes associadas a explosões estelares18. As propriedades de radioflaring de anãs M inativas em frequências de megahertz a gigahertz são amplamente desconhecidas, complicando os esforços para excluir a atividade estelar como causa de rajadas de rádio. Para separar a atividade estelar e os SPIs, pretendemos identificar um sistema com rajadas de rádio coerentes e um planeta de período muito curto (menos de alguns dias), o que permitirá o monitoramento de longo prazo para testar a periodicidade orbital - a evidência clara que poderia conclusivamente determinar que quaisquer emissões são alimentadas por SPI.