Les scientifiques de l'Université Rice ont amélioré des modèles qui pourraient détecter l'activité de la magnétosphère sur les exoplanètes. Les modèles ajoutent des données d'activité nocturne qui pourraient augmenter les signaux d'au moins un ordre de grandeur. Dans cette illustration, l'étoile de la planète est en haut à gauche, et les taches arc-en-ciel sont les intensités d'émission radio, la plupart venant de la nuit. Les lignes blanches sont des lignes de champ magnétique. Crédit :Anthony Sciola/Université Rice
Nous ne pouvons pas encore les détecter, mais les signaux radio des systèmes solaires lointains pourraient fournir des informations précieuses sur les caractéristiques de leurs planètes.
Un article rédigé par des scientifiques de l'Université Rice décrit un moyen de mieux déterminer quelles exoplanètes sont les plus susceptibles de produire des signaux détectables en fonction de l'activité de la magnétosphère sur les côtés nocturnes précédemment réduits des exoplanètes.
L'étude de l'ancien élève de Rice Anthony Sciola, qui a obtenu son doctorat. ce printemps et a été encadré par le co-auteur et physicien des plasmas spatiaux Frank Toffoletto, montre que tandis que les émissions radio des côtés diurnes des exoplanètes semblent atteindre leur maximum pendant une activité solaire élevée, ceux qui émergent de la nuit sont susceptibles d'augmenter considérablement le signal.
Cela intéresse la communauté des exoplanètes car la force de la magnétosphère d'une planète donnée indique à quel point elle serait protégée du vent solaire qui rayonne de son étoile, de la même manière que le champ magnétique terrestre nous protège.
Les planètes qui orbitent dans la zone Boucle d'or d'une étoile, où les conditions peuvent autrement donner naissance à la vie, pourrait être jugé inhabitable sans preuve d'une magnétosphère suffisamment forte. Les données sur l'intensité du champ magnétique aideraient également à modéliser l'intérieur des planètes et à comprendre comment les planètes se forment, dit Sciola.
L'étude apparaît dans Le Journal d'Astrophysique .
La magnétosphère terrestre n'est pas exactement une sphère; c'est un ensemble de lignes de champ en forme de comète qui se compressent contre le côté jour de la planète et se prolongent dans l'espace du côté nuit, laissant des remous dans leur sillage, en particulier lors d'événements solaires comme les éjections de masse coronale. La magnétosphère autour de chaque planète émet ce que nous interprétons comme des ondes radio, et plus une planète est proche du soleil, plus les émissions sont fortes.
Les astrophysiciens ont une assez bonne compréhension des magnétosphères planétaires de notre propre système sur la base de la loi de Bode radiométrique, un outil analytique utilisé pour établir une relation linéaire entre le vent solaire et les émissions radio des planètes sur son passage. Dans les années récentes, les chercheurs ont tenté d'appliquer la loi aux systèmes exoplanétaires avec un succès limité.
"La communauté a utilisé ces modèles empiriques empiriques basés sur ce que nous savons du système solaire, mais c'est en quelque sorte moyenné et lissé, " a déclaré Toffoletto. " Un modèle dynamique qui inclut tout ce comportement épineux pourrait impliquer que le signal est en réalité beaucoup plus grand que ce que suggèrent ces anciens modèles. Anthony prend cela et le pousse à ses limites pour comprendre comment les signaux des exoplanètes pourraient être détectés."
Anthony Sciola, étudiant diplômé de l'Université Rice, photographié à Kaldidalur (la vallée froide) en Islande, a développé un modèle numérique pour améliorer l'analyse des signaux radio des exoplanètes. Bien que les instruments pour obtenir ces données ne soient pas encore disponibles, ils pourraient aider à déterminer quelles planètes ont des magnétosphères protectrices. Crédit :Anthony Sciola/Université Rice
Sciola a déclaré que le modèle analytique actuel repose principalement sur les émissions attendues de la région polaire d'une exoplanète, ce que nous voyons sur Terre comme une aurore. La nouvelle étude ajoute un modèle numérique à ceux qui estiment les émissions de la région polaire pour fournir une image plus complète des émissions autour d'une exoplanète entière.
"Nous ajoutons des fonctionnalités qui n'apparaissent que dans les régions inférieures lors d'une activité solaire très élevée, " il a dit.
Il s'avère, il a dit, que les émissions nocturnes ne proviennent pas nécessairement d'un seul grand spot, comme des aurores autour du pôle nord, mais de diverses parties de la magnétosphère. En présence d'une forte activité solaire, la somme de ces spots nocturnes pourrait augmenter les émissions totales de la planète d'au moins un ordre de grandeur.
"Ils sont à très petite échelle et se produisent sporadiquement, mais quand tu les résumes tous, ils peuvent avoir un grand effet, " dit Sciola, qui poursuit les travaux au Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins. "Vous avez besoin d'un modèle numérique pour résoudre ces événements. Pour cette étude, Sciola a utilisé le Multiscale Atmosphere Geospace Environment (MAGE) développé par le Center for Geospace Storms (CGS) basé au Laboratoire de physique appliquée en collaboration avec le groupe de physique des plasmas spatiaux de Rice.
"Nous confirmons essentiellement le modèle analytique pour des simulations d'exoplanètes plus extrêmes, mais en ajoutant des détails supplémentaires, " Il a dit. " Le point à retenir est que nous attirons davantage l'attention sur les facteurs limitants du modèle actuel, mais en disant que dans certaines situations, vous pouvez obtenir plus d'émissions que ce facteur limitant ne le suggère."
Il a noté que le nouveau modèle fonctionne mieux sur les systèmes exoplanétaires. "Il faut être très loin pour voir l'effet, " a-t-il dit. Il est difficile de dire ce qui se passe à l'échelle mondiale sur Terre; c'est comme essayer de regarder un film en s'asseyant juste à côté de l'écran. Vous n'en obtenez qu'une petite partie. "
Aussi, les signaux radio d'une exoplanète semblable à la Terre peuvent ne jamais être détectables depuis la surface de la Terre, dit Sciola. "L'ionosphère terrestre les bloque, " a-t-il dit. " Cela signifie que nous ne pouvons même pas voir la propre émission radio de la Terre depuis le sol, même si c'est si proche."
La détection des signaux des exoplanètes nécessitera soit un complexe de satellites, soit une installation sur la face cachée de la Lune. "Ce serait une belle endroit calme pour faire un tableau qui ne sera pas limité par l'ionosphère et l'atmosphère de la Terre, " dit Sciola.
Il a déclaré que la position de l'observateur par rapport à l'exoplanète est également importante. "L'émission est 'rayonnée, '", a déclaré Sciola. "C'est comme un phare:vous pouvez voir la lumière si vous êtes en ligne avec le faisceau, mais pas si vous êtes directement au-dessus du phare. Donc, avoir une meilleure compréhension de l'angle attendu du signal aidera les observateurs à déterminer s'ils sont en ligne pour l'observer pour une exoplanète particulière."
