Wie können oder könnten Radioteleskope zu Exoplanetenstudien beitragen?

Radioteleskope werden häufig verwendet, um die Geburt von Sternen und ihren Planetensystemen zu beobachten. Die längeren Wellenlängen können von unterhalb der Gas- und Staubhülle eindringen, die alle Versuche verhüllt, diese Ereignisse bei optischen oder infraroten Wellenlängen zu sehen. Leider geht die kleinste Winkelauflösung eines Teleskops so$\lambda/D$, wo$D$ist der Teleskopdurchmesser und$\lambda$die Beobachtungswellenlänge. Wie Radiowellen sind$10^5$zu$10^{6}$mal länger als optische Wellen, dann braucht man riesige Teleskope, um ein ähnliches Auflösungsvermögen zu bekommen. Dies wird versucht/erreicht, indem Arrays konstruiert werden, die als eine einzelne Apertur wirken können.

Während interferometrische Techniken zur Erzielung einer räumlichen Auflösung sicherlich möglich sind, ist optisches/IR immer noch der richtige Weg, wenn man Exoplaneten direkt abbilden möchte, da hier das meiste Eigenlicht eines Exoplaneten gefunden wird. Es ist möglich, dass Planeten, die Sterne umkreisen, selbst Radiowellen aussenden, und zwar durch geladene Teilchen, die in ihren Magnetosphären beschleunigt werden. Jupiter zum Beispiel ist eine starke Quelle von Radiowellen in unserem Sonnensystem, wäre aber in der Entfernung von Exoplaneten sehr schwer zu erkennen. Einige Suchen wurden versucht, aber noch nichts gefunden (z . B. George & Stevens 2007 ).

Natürlich erfordern Transitbeobachtungen keine hervorragende Winkelauflösung, aber sie erfordern viel Signal und Präzision. Präzisionsniveaus, die routinemäßig von optischen Teleskopen (insbesondere im Weltraum - zB Kepler) erreicht werden, sind mit Radioteleskopen nicht möglich, und die Muttersterne selbst sind schwache, variable Radioquellen, was das Studium jeder Transitsignatur sehr schwierig macht. Tatsächlich war die hauptsächliche Verwendung von Transiten umgekehrt – um nach intrinsischer planetarer Emission zu suchen, indem nach einem Abfall des Flusses gesucht wurde, wenn der Planet vom Stern verfinstert wird (z. B. Lecavelier Des Etangs et al. 2011 ). Die Radioemission könnte in heißen Jupitern verstärkt werden, wenn das exoplanetare Magnetfeld mit dem stellaren Magnetfeld interagiert. Dieses Papierbehauptet, ein schwaches exoplanetares Signal von einem heißen Jupiter entdeckt zu haben, erkennbar an seinem Verschwinden, wenn er vom Mutterstern verfinstert wird. Das Ergebnis war jedoch nicht wiederholbar.

Das SETI-Programm zielte auf eine Reihe von Kepler-Sternen mit Beweisen für einen Planeten (oder Planetenkandidaten) in der "bewohnbaren Zone". Die anfängliche Suche nach schmalbandiger Radioemission (bei 1,1-1,9 Hz) scheint sich auf jene Systeme konzentriert zu haben, die mehrere Planeten enthalten.

Die (null) Ergebnisse für$\sim 100$System wurden von Siemion et al. (2013) . Die Beobachtungen waren nicht empfindlich genug, um die Art von "Funkgeplapper" zu erkennen, die von unserem Planeten ausgestrahlt werden, könnten aber eine Art absichtliches Signalfeuer entdeckt haben.

Ein etwas fantasievollerer Ansatz besteht darin, Kepler-Mehrfachplanetensysteme zu beobachten, wenn zwei Planeten von der Erde aus gesehen in Konjunktion stehen. Es besteht dann die Möglichkeit, Kommunikationen von einem Planeten zum anderen zu sehen. (zB http://adsabs.harvard.edu/abs/2014ebi..conf..5.2K ).

Einige Radioteleskope wurden verwendet, um junge Sterne und protoplanetare Scheiben zu beobachten, wenn das zählt.

• Atacama Large Millimeter Array (ALMA): Obwohl es für eine Vielzahl von Dingen verwendet wird, wurde ALMA Ende 2014 verwendet , um einen jungen Stern , HL Tau, zu beobachten. Unter den gesammelten Daten befanden sich Informationen über die zirkumstellare Scheibe von HL Tau. Es fand eine Reihe von Lücken in der Scheibe. Laut dem stellvertretenden Direktor von ALMA, Stuartt Corder,

  Diese Merkmale sind mit ziemlicher Sicherheit das Ergebnis junger planetenähnlicher Körper, die sich in der Scheibe bilden. Dies ist überraschend, da HL Tau nicht älter als eine Million Jahre ist und von solch jungen Sternen nicht erwartet wird, dass sie große Planetenkörper haben, die in der Lage sind, die Strukturen zu produzieren, die wir auf diesem Bild sehen.

  ALMA wurde verwendet, weil es durch Gas und Staub sehen konnte, die den Stern umgeben.

  Das Teleskop wurde im Dezember auch verwendet , um Hinweise auf „Objekte in Pluto-Größe“ um einen anderen Stern, HD 107146, zu finden. Es wurden nur Staubkörner in der zirkumstellaren Scheibe entdeckt, aber ihr Verhalten wurde als konsistent mit der Existenz von Pluto-großen Objekten in der Nähe angesehen . Über die Ergebnisse wurde ein Artikel mit dem Titel „ALMA-Beobachtungen der Trümmerscheibe um das junge Solaranalog HD 107146“ veröffentlicht.

  Hier ist eines von ALMAs Bildern des ersten Sterns und ein Bild des zweiten Sterns.

• VLA: Auch das VLA wurde verwendet, um junge Sterne und protoplanetare Scheiben zu untersuchen. Astronomen untersuchten die Sternentstehungsregion LDN 1551 und machten Beobachtungen von scheinbar protoplanetaren Scheiben um zwei junge Sterne; Die Zusammenfassung des daraus resultierenden Papiers finden Sie hier . In einem anderen Fall wurde das VLA verwendet , um die protoplanetare Scheibe NGC 2071 zu beobachten ; Die Zusammenfassung des daraus resultierenden Papiers finden Sie hier .

• Green Bank Observatory: Innerhalb der letzten zehn Jahre gab es eine Handvoll Beobachtungen von jungen Sternen und Protosternen, obwohl Exoplaneten anscheinend nicht untersucht wurden.

Ich würde die Bilder für beide Teleskope hinzufügen, aber es scheint, dass sie urheberrechtlich geschützt sind. Meines Wissens wurden diese beiden Teleskope jedoch nicht zur Beobachtung vollwertiger Exoplaneten verwendet. Ich untersuche auch andere große Radioteleskope, um zu sehen, ob sie daran beteiligt waren.