Przez lata obserwacji planetolodzy i astrofizycy opracowali wiele sposobów poszukiwania odległych egzoplanet.
Szacuje się, że tylko w Drodze Mlecznej nie powinno ich byćmniej niż 100 miliardów światów, z czego prawie 300 milionów musi mieć warunki odpowiednie do powstania życia. Ale obecnie znanych jest nieco ponad 5200 potwierdzonych egzoplanet, a obserwacje kolejnych 9000 obiektów kandydujących wciąż są testowane.
Jak powstaje zorza polarna?
Aurora – kolorowy „pokaz świateł”które można zaobserwować na nocnym niebie na subpolarnych, a czasem umiarkowanych szerokościach geograficznych. Zorze powstają, gdy naładowane cząstki (elektrony i protony) zderzają się z gazami w górnych warstwach atmosfery ziemskiej.
Te zderzenia wytwarzają małe błyskiktóre pokrywają niebo wielobarwnymi „wzorami”. Kiedy miliardy rozbłysków występują kolejno po sobie, zorze wydają się poruszać lub „tańczyć” na niebie.
W zależności od tego, które atomycząstki oddziałują, może mieć różne kolory. Na przykład najbardziej powszechny, zielony odcień pojawia się, gdy naładowane cząstki zderzają się z cząsteczkami tlenu na wysokości od 100 do 300 km, a atomy azotu na wysokości około 100 km dają różową i ciemnoczerwoną poświatę.
Wielobarwne światła polarne. Zdjęcie: Kanadyjska Agencja Kosmiczna, Uniwersytet Calgary, Astronomy North
Chociaż zorze polarne są widoczne główniesposób w nocy, powstają pod wpływem wiatru słonecznego. Jest to strumień zjonizowanych cząstek wypływający z korony gwiazdy we wszystkich kierunkach. Wieje nieprzerwanie, ale w normalnych warunkach pole magnetyczne Ziemi tworzy niewidzialną tarczę, która chroni nas przed wiatrem słonecznym. Od czasu do czasu wiatr słoneczny nasila się i „przebija” osłony. W rezultacie strumień cząstek oddziałuje z gazami w polu magnetycznym (magnetosferze), tworząc wspaniałe zorze polarne.
Ziemskie pole magnetyczne kieruje ładunkiemcząstek w kierunku biegunów. Kształt ziemskiego pola magnetycznego tworzy dwa owale zorzy polarnej nad północnym i południowym biegunem magnetycznym. Co więcej, im bardziej aktywne jest Słońce, tym „szerszy” będzie ten owal i na niższych szerokościach geograficznych będzie widoczna zorza polarna.
Największą aktywność osiąga pod wpływemkoronalne wyrzuty masy. Podczas tego zjawiska ogromny „bąbel” naładowanej plazmy wybucha z korony słonecznej, poruszając się ze średnią prędkością ponad 400 km/s.
Artystyczna ilustracja koronalnych wyrzutów masy i linii ochronnych pola magnetycznego. Zdjęcie: Kanadyjska Agencja Kosmiczna
Czy na innych planetach są zorze polarne?
Zorze polarne nie są wyjątkowymi Ziemianamizjawisko. Jeśli planeta ma atmosferę i pole magnetyczne, najprawdopodobniej będzie doświadczać zórz polarnych. Podczas obserwacji astronomicznych badacze zaobserwowali podobne zjawiska na wielu planetach Układu Słonecznego.
Pola magnetyczne Jowisza i Saturna są znacznie silniejszeniż Ziemia (na przykład natężenie pola równikowego Jowisza wynosi 4,3 Gaussa w porównaniu do 0,3 Gaussa w przypadku Ziemi). Nic dziwnego, że na obu gazowych olbrzymach obserwuje się zorze polarne na dużą skalę.
Zorze na Saturnie są podobne do tych na Ziemipowstają pod wpływem wiatru słonecznego. Ale na Jowiszu zjawisko to jest znacznie bardziej skomplikowane. Główny owal zorzy Jowisza jest powiązany z plazmą, która wybucha z wulkanów na księżycu Io i dociera do magnetosfery planety. Inny rodzaj zorzy na planecie jest powiązany z wiatrem słonecznym.
Dodatkowo księżyce, zwłaszcza Io, również sąpotężne źródła zorzy polarnej. Powstaje na skutek dynama magnetycznego – efektu samogenerowania pola podczas ruchu w wyniku względnego ruchu pomiędzy wirującą planetą a poruszającym się księżycem. Efekt ten generuje prądy elektryczne poruszające się wzdłuż linii siły i „ładowujące” cząsteczki w atmosferze.
Zorza na Jowiszu. Zdjęcie: NASA, ESA i amp; John T. Clarke (Uniwersytet Michigan)
Zorze polarne obserwowano również na Wenus iMars. Wenus nie ma pola magnetycznego, więc zorze polarne na tej planecie wyglądają jak jasne i rozproszone plamy o różnych kształtach i intensywności, czasami rozmieszczone na dysku planety. A na Czerwonej Planecie odkryto jednocześnie kilka rodzajów podobnych zjawisk, które wyjaśniono na różne sposoby.
Ponadto w latach 2014-2016 badaniaStatek Rosetta obserwował zorze nawet na komecie Churyumov-Gerasimenko. Można go było zobaczyć w zakresie długości fal dalekiego ultrafioletu. Naukowcy uważają, że dzieje się to, gdy przyspieszone elektrony z wiatru słonecznego oddziałują z cząsteczkami gazu w śpiączce, chmurze otaczającej jądro planety.
Zorze polarne w świetle ultrafioletowym na komecie. Zdjęcie: ESA/Rosetta/NAVCAM
Gwiezdne wiatry odległych światów i poszukiwanie życia
W 2021 r. Ślady obecności takichinterakcje zachodzące w innych układach gwiezdnych zostały po raz pierwszy wykryte za pomocą radioteleskopu LOFAR (Low-Frequency Array) w Holandii. Naukowcy odkryli około 20 gwiazd karłowatych emitujących określoną emisję radiową. Chociaż planety te nie odkryły jeszcze egzoplanet, efekt ten przypomina oddziaływanie wiatrów gwiazdowych z polami magnetycznymi innych obiektów.
W swoich badaniach naukowcy skupili się naczerwone karły, najpowszechniejszy typ gwiazd we Wszechświecie, stanowiący ponad 70% „populacji” Drogi Mlecznej. Gwiazdy te są małe i chłodne: ich masa nie przekracza jednej trzeciej masy Słońca i zwykle są nawet 50 razy słabsze.
Planety Układu Słonecznego emitują potężną energięfale radiowe, gdy ich pola magnetyczne oddziałują z wiatrem słonecznym, ale sygnałów radiowych z planet w innych układach gwiezdnych można było wykryć dopiero w 2021 roku.
Podczas badań planetolodzy odkryli 19układy gwiezdne, z których pochodzi emisja radiowa. Dane przypominają interakcję pól magnetycznych Jowisza i Io. Chociaż same egzoplanety nie zostały jeszcze odkryte, oddziaływanie między planetą a gwiazdą jest najlepszym wyjaśnieniem obserwowanych zjawisk.
W 2022 badacz z LeydonUniwersytet Rob Kavanagh poszedł jeszcze dalej. Opracował modele matematyczne opisujące wzajemne oddziaływanie wiatrów gwiazdowych i pól magnetycznych różnych planet. Modele Kavanagha są przydatne nie tylko do odkrywania nowych egzoplanet.
Dane zebrane przez radioteleskop mogą być równieżużywać do eksploracji układu gwiezdnego. Na przykład na podstawie modeli i stałego sygnału można określić rozmiar planety i jej orbitę. Ponadto siła promieniowania może również zapewnić wgląd w właściwości samych wiatrów gwiazdowych i wielkość pola magnetycznego wokół egzoplanety.
To ważna informacja, bo jest dośćJest prawdopodobne, że ziemskie pole magnetyczne zapewniło nam atmosferę. Oznacza to, że obecność i wielkość pola magnetycznego daje astronomom wskazówkę dotyczącą potencjalnego zamieszkiwania planety.
Rob Kavanagh, modelarz
Naukowcy będą nadal opracowywać modeleinterakcji między gwiazdami i planetami, aby stworzyć technikę poszukiwania egzoplanet na dużą skalę z wykorzystaniem obserwacji radioastronomicznych. Być może właśnie ta metoda pozwoli znaleźć w naszej galaktyce kolejny nadający się do zamieszkania świat.
Czytaj więcej:
Dlaczego Księżyc, a nie Mars: najważniejsza rzecz w misji Artemis-1 i dlaczego jest potrzebna
Starożytny amulet napisał na nowo historię najbardziej tajemniczego języka Europy
Obalono główną teorię pochodzenia człowieka: skąd się wzięliśmy