Neues Teleskop, um in heiße Jupiter-Exoplaneten zu „sehen“

Bisher knapp über 4.000Exoplanetenwurden bestätigt, dass sie andere Sterne umkreisen, und viele weitere warten darauf, verifiziert und entdeckt zu werden. Obwohl sie so weit entfernt sind, konnten Wissenschaftler Hinweise darauf erhalten, wie einige von ihnen aussehen, ob es sich um große Gasriesen wie Jupiter oder kleinere Gesteinswelten wie die Erde handelt und was sich in ihrer Atmosphäre befindet. Aber jetzt wird ein neues Radioteleskop in Frankreich in der Lage sein, einige dieser exotischen Welten „in das Innere“ zu sehen, indem es ihre Magnetfelder untersucht. Ein aktives Magnetfeld würde auf einen Planeten hinweisen, der tief in seinem Inneren einen magnetischen Dynamo hat, einen aufgewühlten, flüssigen Metallkern.


Das Teleskop wird Teil des Niederfrequenz-Arrays (VERSPRECHEN), ein europäisches Radioteleskop-Array mit Zentrum in den Niederlanden. Das neue Instrument selbst, die neue Erweiterung in Nançay Upgrade von LOFAR (NenuFAR), befindet sich amRadioastronomiestation Nançayin Frankreich. Eine der Hauptaufgaben von LOFAR besteht darin, Funksignale von den frühesten Sternen im Universum zu lokalisieren. Es wird aber auch nach Hinweisen auf Magnetfelder um Exoplaneten suchen. Laut AstrophysikerEvgenya Shkolnikder Arizona State University in Tempe:

Es ist eine Untersuchung der inneren Struktur, an die es derzeit keinen anderen Weg gibt.


Es wird erwartet, dass LOFAR ziemlich bald seine erste Entdeckung machen kann, wie Shkolnik bemerkte:

Es ist nur eine Frage der Zeit [bevor eine Entdeckung], wahrscheinlich Monate.

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Anordnung vieler pyramidenartiger Metallgerüste in einem Feld.

Die NenuFAR-Teleskopantennen in Frankreich, Teil von LOFAR. NenuFAR wird in der Lage sein, heiße Jupiter-Exoplaneten „in das Innere“ zu sehen und deren Magnetfelder zu messen. Bild via Laurent Denis/Station De Radioastronomie De Nançay/Wissenschaft.




In der Lage zu sein, die Magnetfelder von Exoplaneten zu erkennen und zu untersuchen, ist wichtig, da diese Magnetfelder Hinweise darauf geben können, wie der Planet entstanden ist und was seine potenzielle Bewohnbarkeit ist. Das Erdmagnetfeld zum Beispiel schützt die Oberfläche vor tödlichen kosmischen Strahlen und geladenen Teilchen der Sonne. Es trägt auch dazu bei, die Atmosphäre davor zu schützen, in den Weltraum zu gelangen, wie es beim Mars der Fall war, der nur noch ein sehr schwaches Magnetfeld hat. WieJean-Mathias Griessmeiervon der Universität Orléans in Frankreich sagte:

Dies öffnet eine zusätzliche Tür, um Exoplaneten aus der Ferne zu studieren.

Wissenschaftler werden auch in der Lage sein, die Magnetfelder von Exoplaneten mit denen in unserem Sonnensystem zu vergleichen, um zu sehen, wie ähnlich oder unterschiedlich sie sind. Sind die Planeten um Planeten in unserem Sonnensystem typisch?

Jupiterähnlicher gebänderter Planet, der vor seinem sonnenähnlichen Stern vorbeizieht.

Heiße Jupiter sind Gasriesenplaneten, die sehr nahe um ihre Sterne kreisen. NenuFAR wird in der Lage sein, in einige von ihnen zu „sehen“, indem es ihre Magnetfelder untersucht. Bild über NASA/ESA/J.Bacon/Wissenschaftsalarm.


Die Möglichkeiten von LOFAR und NenuFAR sind jedoch begrenzt. Die Magnetfelder der meisten Exoplaneten wären aufgrund der immensen Entfernungen zu schwach, um sie zu erkennen. Selbst Jupiters wäre schwer zu finden, wenn er Lichtjahre von uns entfernt wäre. Aber insbesondere für eine Art von Exoplaneten –heiße Jupiter– es wäre eine einfachere Aufgabe. Heiße Jupiter, Gasriesen, die sehr nahe um ihre Sterne kreisen, sollten stärkere Magnetfelder haben, da sie von einem stärkeren Sternwind umgestoßen werden. Dies würde es ermöglichen, mehr Elektronen von der Magnetosphäre des Planeten in ein Signal zu verwandeln, das möglicherweise a . istMillionen mal stärkerals Jupiters.

NenuFAR wird die Fähigkeit von LOFAR, diese fremden Magnetfelder von heißen Jupitern zu erkennen, erheblich verbessern, da es viel empfindlicher auf niedrigere Frequenzen reagiert, von unter 85 Megahertz (MHz) – dem unteren Rand des FM-Radiobands – bis hinunter zu 10 MHz, darunter dieIonosphäreblockiert alle Signale aus dem Weltraum. Schließlich werden fast 2.000 der pyramidenförmigen Drahtgitterantennen an der Suche beteiligt sein, die meisten in einem 400 Meter langen Kern. Magnetfelder von Gesteinsplaneten wie der Erde werden jedoch wahrscheinlich zu schwach sein, um mit dem aktuellen NenuFAR-Array gefunden zu werden, da sie unterhalb der 10-MHz-Grenze liegen würden.

Jupiter mit breiten violetten Linien vom Nordpol zum Südpol.

Jupiter hat ein starkes Magnetfeld – für das menschliche Auge unsichtbar – das wahrscheinlich dem vieler anderer Jupiter-ähnlicher Exoplaneten ähnelt. Bild über die NASA/Weltraum Antworten.

Es sollte nicht mehr lange dauern, bis die ersten Entdeckungen gemacht werden, vielleicht nur eine Frage von Monaten, wie Shkolnik sagte, da NenuFAR bereits seit Juli aktiv ist. Derzeit sind 60 % der Antennen des Arrays betriebsbereit, und bis Ende des Jahres sollen 80 % der Hardware installiert sein, bis eine weitere Finanzierung vorliegt. Derzeit sind 80 % der 15 Millionen Euro, die für den Bau und Betrieb des Arrays benötigt werden, von staatlichen Geldgebern, Universitäten und lokalen Behörden gesichert.


NenuFAR wird sich in tagelangen Beobachtungsläufen auf etwa ein Dutzend bekannter heißer Jupiter konzentrieren. Hinzu kommen weitere Observatorien wie das Owens Valley Long Wavelength Array (OVRO-GESETZ) in Kalifornien, das nach Fertigstellung im nächsten Jahr über 352 Antennen verfügen wird. Dieses Array ist jedoch nicht so empfindlich wie NenuFAR und scannt den gesamten Himmel, anstatt nur ausgewählte, bekannte, heiße Jupiter zu betrachten, in der Hoffnung, dass es seltene große Signalausbrüche erkennt, die durch koronale Massenauswürfe erzeugt werden, die auf das magnetische Magnetfeld eines Planeten treffen Gebiet. Die Erkennung und Analyse der Magnetfelder von felsigen Exoplaneten wie der Erde muss auf ähnliche Teleskope im Weltraum oder auf der anderen Seite des Mondes warten, um der Ionosphäre der Erde zu entkommen, die Radioemissionen unter 10 MHz blockiert.

NenuFAR und ähnliche zukünftige Teleskoparrays, die ihm folgen, werden einen weiteren wichtigen Schritt zum Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Exoplaneten und ihrer Ähnlichkeit – und unterschiedlichen – zu Planeten in unserem eigenen Sonnensystem liefern.

Fazit: Ein neues Radioteleskop wird es Wissenschaftlern bald ermöglichen, in heiße Jupiter-Exoplaneten zu „sehen“ und erstmals deren Magnetfelder zu messen.

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