Een ontdekking met een Hollands tintje.
Met behulp van de radiotelescoop LOFAR (Low-Frequency Array) in Drenthe hebben onderzoekers mogelijk voor het eerst radiostraling opgepikt die afkomstig is van een exoplaneet. “Het signaal komt uit het Tau Boötis-systeem dat bestaat uit een dubbelster en een exoplaneet,” aldus onderzoeker Jake Turner. “Wij stellen dat de straling afkomstig is van de planeet zelf.”
Ontstaan
“De radiostraling ontstaat doordat elektronen langs de magnetische veldlijnen van de planeet schieten,” zo legt Turner aan Scientias.nl uit. Deze elektronen zijn afkomstig van de stellaire wind die gegenereerd wordt door de moederster. Dezelfde elektronen die deze radiostraling creëren, komen via de magnetische veldlijnen in botsing met de atmosfeer van de planeet en creëren zo een aurora die in optisch en UV-licht zichtbaar is. Hetzelfde proces speelt op alle planeten in ons zonnestelsel (de aarde, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus) die over magnetische velden beschikken die nodig zijn om radiostraling en een aurora te creëren.”
Het is echter voor het eerst dat onderzoekers radiostraling hebben gedetecteerd die afkomstig lijkt te zijn van een exoplaneet. Het doet vermoeden dat het nog niet zo gemakkelijk is om deze radiostraling te onderscheppen. En dat is ook zo, zo stelt Turner. “Ten eerste is het signaal door de grote afstand tot exoplaneten heel zwak. Daarom heb je ook een zeer geavanceerde en gevoelige radiotelescoop nodig, zoals LOFAR.” Daarnaast is het echter ook belangrijk om het juiste doelwit te kiezen. “We observeren compacte planetaire systemen (Tau Boötis b doet er 3,3 dagen over om een rondje om de moederster te voltooien), aangezien deze planeten sterker gebombardeerd worden door deeltjes afkomstig uit de stellaire wind. Hoe meer elektronen je hebt, hoe helderder het signaal zal zijn. Het signaal dat wij detecteerden is hierdoor 100.000 keer helderder dan de radiostraling afkomstig van Jupiter.” Wat het detecteren van de radiostraling afkomstig van een exoplaneet verder bemoeilijkt, is dat de radiostraling die de planeet afgeeft niet altijd even goed zichtbaar is vanaf de aarde. Ook is het lastig om de exacte frequentie ervan lastig te voorspellen.
Van Jupiter naar Tau Boötis b
Om een beter beeld te krijgen van radiostraling gegenereerd door exoplaneten en zo de zoektocht ernaar te vergemakkelijken, ging Turner twee jaar geleden al aan de slag. Samen met collega’s bestudeerde hij de radiostraling afkomstig van Jupiter en werd op basis daarvan de radio-emissie afkomstig van een Jupiter-achtige exoplaneet gesimuleerd. Vervolgens werd er met die simulaties op zak in een straal van 40 tot 100 lichtjaar gezocht naar een vergelijkbare radio-emissie. En met succes dus. “Wij leerden van onze eigen Jupiter hoe het eruit zou zien. We gingen zoeken en vonden het.” Het gevonden signaal is echter wel vrij zwak. “Het blijft dan ook enigszins onzeker of het gedetecteerde radiosignaal afkomstig is van de planeet,” erkent Turner. Vervolgwaarnemingen moeten daar meer duidelijkheid over geven.
De waarde van radiostraling
Als de radiostraling daadwerkelijk afkomstig is van Tau Boötis b hebben onderzoekers een heel nieuwe manier om exoplaneten te bestuderen, tot hun beschikking. “Deze radio-waarnemingen wijzen op de aanwezigheid van een planetair magnetisch veld,” legt Turner desgevraagd uit. “Zonder een magnetisch veld zou er namelijk geen radio-emissie zijn geproduceerd.” En aan de hand van dat magnetisch veld kunnen onderzoekers weer meer te weten komen over het binnenste van de planeet en diens atmosfeer. “Er moet een dynamo (bijvoorbeeld een roterend metaal) in het binnenste van de planeet te vinden zijn die het magnetisch veld genereert,” aldus Turner. “Het magnetisch veld van aard-achtige exoplaneten kan bovendien bijdragen aan hun leefbaarheid door de atmosfeer te beschermen tegen erosie door toedoen van de inkomende zonnewind en kosmische straling (maar radio-emissie afkomstig van aardachtige exoplaneten kan alleen vanuit de ruimte worden waargenomen).”
Nieuwe ontdekkingen
Vervolgonderzoek moet dus uitwijzen of Tau Boötis b daadwerkelijk radiostraling genereert. Daarnaast verwacht Turner dat er in de toekomst sowieso nog veel meer radiostraling afkomstig van exoplaneten wordt gedetecteerd. LOFAR kan daar een belangrijke rol in spelen. Maar Turner kijkt daarbij ook naar in aanbouw zijnde radiotelescopen, zoals NenuFAR in Frankrijk. “NenuFAR is op lagere frequenties gevoeliger dan LOFAR. Daarnaast wordt er ook in Californië aan een heel gevoelige radiotelescoop gewerkt: de Owens Valley Long Wavelength Array (OVRO-LWA).”
Er valt ongetwijfeld nog genoeg te ontdekken en met de juiste instrumenten kan er wel eens een heel nieuw onderzoeksveld ontstaan. “Wij hebben een manier gevonden om de magnetische velden van gasreuzen te bestuderen en zo meer te weten te komen over hun binnenste structuur. Dit is op dit moment de enige manier waarop we informatie over de binnenkant van exoplaneten kunnen verkrijgen – even afgezien van hun dichtheid. Wij denken dat dezelfde techniek op een dag gebruikt kan worden om de magnetische velden van aardachtige planeten te bestuderen en zo meer te weten te komen over die magnetische velden en dus hun potentiële leefbaarheid.”
