这些奇怪的无线电信号可能不是来自恒星

来自红矮星的奇怪无线电信号可能是寻找系外行星的全新方式的开端。
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猎户座星云,因为我们无法向您展示无线电信号。Unsplash

一支天文学家团队发现了 19 个来自红矮星的奇怪无线电信号,其中他们认为有四个可能来自环绕的系外行星,这可能标志着首次使用射频发现系外行星。

探测到这些恒星并不是什么大事——它们都离地球相对较近,而且该团队将探测结果与现有的光学观测进行了比较——但“在无线电波段发现它们是一件大事”,因为它们在射频波段不应该很亮,荷兰莱顿大学的射电天文学家、该研究的首席作者Joe Callingham说道。他和他的同事使用了一个名为低频阵列(LOFAR)的巨大射电望远镜,以射频波段观测了附近的红矮星,并在《自然天文学》杂志上发表了他们的发现

恒星在射频波段并不明亮。如果你的眼睛能变成无线电天线,当你望向天空时,“通常你看不到恒星,”Callingham说,“你能看到一点点太阳,你能看到非常明亮的木星,你还能看到大部分星系。”

该团队尚未证明这些信号中的任何一个来自系外行星,但经过权衡这些奇怪无线电信号的可能解释后,Callingham表示,他们认为系外行星是其中四颗恒星的一个不错的猜测。

“系外行星假说确实是其中一种可能性,”康奈尔大学的射电天文学家Jake Turner同意道,他未参与此项研究,并且去年测量了一个可能是由系外行星产生的无线电信号。“关于[红矮]星,我们还有很多不了解的地方,”他说,因此这些读数也可能可以用我们尚不理解的恒星物理学来解释。

为了弄清楚这 19 个信号,该团队专注于 Callingham 所称的“最无聊的恒星”。

尽管恒星通常在射频波段很暗淡,但最活跃的恒星——那些有许多太阳耀斑和日冕物质抛射的恒星——经常产生无线电信号。恒星的旋转速度与其日冕(环绕恒星的等离子体包层)的活动量之间也存在相关性。Callinghan 说,恒星越慢、越无聊,它发出无线电信号的可能性就越小,而信号来自系外行星的可能性就越大。

至于系外行星如何产生无线电信号,我们可以在我们自己的太阳系中找到该过程的一个很好的类比。

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木星是太阳系中最响亮的“海盗电台”,因为它与木卫一(其最大的卫星之一)相互作用,产生大量无线电波。通过观察木星,科学家们知道这种相互作用会产生一种叫做圆偏振光的光。Callingham 说,四个最有希望的无线电信号有 60-100% 的光是这样偏振的。相比之下,他说,一颗活跃的恒星本身不应该超过 50%。

Callingham 说,恒星很难产生这类无线电信号,“这就是我们知道我们发现了非常特别的东西。”

木星和木卫一通过两种方式产生其明亮的无线电辐射。一种是通过太阳风。就像地球一样,太阳风会用电子轰击木星,而包裹着这颗行星的磁场会将电子引导至两极,Callingham 说。电子的轰击会产生美丽的极光并发出无线电波。

尽管引人注目,但这是木星无线电辐射的较小贡献者。主要方法是木卫一绕木星运动,它创建了一种巨大的发电机。

任何发电机的工作原理都是让导体在磁场内移动。磁场会推动导体中的电荷,使其流动。在我们的太阳系中,木星是磁体,木卫一(连同其火山喷发的粒子云)是围绕它移动的导体。这种运动会加速附近的电子,然后这些电子以无线电波的形式将多余的能量射出,这些无线电波会根据我们看到的角度而变亮或变暗。

天文学家认为,系外行星及其宿主恒星可能正在上演这种木星-木卫一的相互作用,以产生应该随时间周期性变化的无线电信号,就像木星的信号一样。

Callingham 和他的合作者们现在正试图从最有希望的红矮星那里获取更多数据,以观察它们的无线电信号是否以及如何随时间变化,从而区分它们是否是系外行星。

天文学家只能通过更多的观测来验证这些行星的存在。即将升级的 LOFAR 望远镜 LOFAR2.0,以及最终的 平方公里阵列 项目,将能够提供更高分辨率的数据,以帮助解决这类天文学谜题,Turner 说。

就目前而言,Callingham 认为系外行星的解释并非牵强附会。“正如我们的光学同行所展示的,大多数恒星都有系外行星……所以这实际上并不过分,”Callingham 说。在短短几十年里就发现了数千颗系外行星,这一领域正在迅速变化。“如果我在 1996 年试图这样做,”他说,“我会被轰出房间的。”

 

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Leto Sapunar

特约撰稿人,科学

Leto Sapunar是一名自由撰稿的科学记者,自2020年起报道物理学、太空、气候和科学问责。他自2021年初以来一直在为《流行科学》撰稿,他的作品还刊登在《科学美国人》、《内幕气候新闻》和Retraction Watch等出版物上。工作之余,他会写科幻小说或进行攀登运动。


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