ردیابی نخستین سیگنال رادیویی روشن از یک سیاره فراخورشیدی

یک سیاره به‌تازگی اثر انگشت خود را بر آسمان رادیویی گذاشته است و اخترشناسان اکنون می‌توانند با اطمینان بگویند این صدا از کجا آمده است.

گروهی از مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونین و دانشگاه اورگن، با استفاده از آرایه رادیویی میرکت در آفریقای جنوبی، فوران‌های رادیویی کوتاه و تکرارشونده‌ای را دریافت کردند که به بتا پیکتوریس بی، جهانی عظیم در فاصله حدود ۶۳٫۴ سال نوری، بازمی‌گردند. این فوران‌ها فقط کوتاه و تکراری نبودند؛ امواج رادیویی آن‌ها به‌شدت قطبیده دایروی بودند، نشانه‌ای آشکار از تابش شفقی که وقتی ذرات باردار با میدان مغناطیسی برخورد می‌کنند پدید می‌آید.

این نخستین سیگنال رادیویی روشن است که به یک سیاره فراخورشیدی نسبت داده شده و اندازه‌گیری مستقیمی از قدرت میدان مغناطیسی آن سیاره در اختیار ما می‌گذارد.

این رصدها که طی چهار نوبت در سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶ انجام شدند، فرکانس‌هایی میان ۰٫۸۵ تا ۳٫۵ گیگاهرتز را پوشش دادند. این باند هم فوران‌های گذرا و بسیار قطبیده را آشکار کرد و هم تابش رادیویی ضعیف‌تر اما پایدار را. برای اینکه مطمئن شوند سیگنال واقعا از سیاره آمده و نه از ستاره میزبان بسیار درخشان‌تر آن، پژوهشگران از اختروش‌های دوردست به‌عنوان لنگرهای اخترسنجی استفاده کردند؛ چراغ‌های ثابتی که امکان نقشه‌برداری دقیق آسمان را فراهم می‌کنند. نتیجه روشن بود: تابش با بتا پیکتوریس بی هم‌راستا است، نه با ستاره نوع اولیه‌ای که این سیاره به دور آن می‌چرخد.

سیاره بی یکی از سه سیاره شناخته‌شده پیرامون بتا پیکتوریس است (سیاره سوم در این نمودار نشان داده نشده است). 

چرا این موضوع مهم است؟ ستاره‌های نوع اولیه مانند بتا پیکتوریس داغ‌ترند و از نظر ساختاری با خورشید ما تفاوت دارند، و هیچ‌یک از سازوکارهای شناخته‌شده تابش رادیویی از چنین ستاره‌هایی با الگوی مشاهده‌شده سازگار نیست. در مقابل، فوران‌های رادیویی دقیقا با چیزی همخوانی دارند که از ناپایداری میزر سیکلوترونی الکترون انتظار داریم؛ همان موتور فیزیکی که فوران‌های رادیویی شفقی زمین و مشتری را به حرکت درمی‌آورد. خلاصه اینکه این یک شفق سیاره‌ای است که از فاصله سال‌های نوری به ما رسیده است.

بتا پیکتوریس بی به هیچ وجه جهانی کوچک یا کم‌اهمیت نیست. این غول گازی که در سال ۲۰۰۸ کشف شد، حدود ده برابر مشتری جرم دارد و به‌سرعت می‌چرخد؛ هر چرخش کامل آن تقریبا هشت تا نه ساعت طول می‌کشد. همین چرخش سریع و دیناموی آشفته درونی می‌تواند توضیح دهد چرا میدان مغناطیسی آن، طبق برآورد این گروه، هزاران برابر نیرومندتر از میدان مغناطیسی زمین است. چنین مغناط‌سپهر شدیدی، در شرایط مناسب، به‌طور طبیعی تابش رادیویی شفقی درخشانی تولید می‌کند.

این کشف فقط یک تیک تازه در فهرست اکتشافات نیست. میدان‌های مغناطیسی بر فرار جو یک سیاره، محیط ذره‌ای پیرامون آن و حتی امکان زیست‌پذیری قمرهایش اثر می‌گذارند. اندازه‌گیری مستقیم قدرت میدان مغناطیسی یک سیاره فراخورشیدی، حتی اگر آن سیاره یک غول گازی جوان و پرجرم باشد، عددی واقعی در اختیار نظریه‌پردازان می‌گذارد تا مدل‌های دیناموی خود را با آن بیازمایند. این فوران‌های رادیویی، با قطبش و تکرارشان، شبیه جریان داده خامی از اتاق موتور یک سیاره‌اند.

فوران‌های رادیویی کوتاه و تکرارشونده از سیاره بی شناسایی شدند.

این پژوهش در حال حاضر روی سرور پیش‌چاپ آرکایو در دسترس است و هنوز از فرایند داوری همتا عبور نکرده است. با این حال، روش‌شناسی آن محافظه‌کارانه و قانع‌کننده به نظر می‌رسد: مکان‌یابی دقیق با استفاده از اختروش‌ها، آشکارسازی‌های تکراری در چندین نوبت رصدی، و ویژگی‌های تابشی که به‌روشنی با فیزیک ناپایداری میزر سیکلوترونی الکترون سازگار است. نویسندگان تاکید می‌کنند که هیچ فرایند شناخته‌شده‌ای در یک ستاره نوع اولیه نمی‌تواند آنچه دیده شده را بازتولید کند.

اکنون این گروه نگاه خود را به بیرون از این سامانه دوخته است. هفت سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر شناخته‌شده دیگر در پنج سامانه نزدیک، در صورت بهبود حساسیت ابزارها، با همین روش قابل بررسی خواهند بود. پژوهشگران برآورد می‌کنند که رصدخانه‌های رادیویی نسل بعدی، با افزایش حساسیت تقریبا پنج تا هفت برابری، این جهان‌ها را در دسترس قرار می‌دهند و مسیر تازه‌ای برای مطالعه مغناط‌سپهر سیاره‌های فراخورشیدی با جرم‌ها و سن‌های گوناگون می‌گشایند.

پس در نهایت، صدای رادیویی یک سیاره چه چیزی به ما می‌گوید؟ این صدا یک سپر نامرئی، یعنی میدان مغناطیسی، و فرایندهای درونی جهانی را آشکار می‌کند که در حالت عادی از دید ما پنهان می‌ماند. ما سال‌ها سیاره‌های فراخورشیدی را با نور ستاره‌ها و سایه‌ها بررسی کرده‌ایم. حالا داریم یاد می‌گیریم چگونه به آن‌ها گوش دهیم.