¿Cómo contribuyen o podrían contribuir los radiotelescopios a los estudios de exoplanetas?

Los radiotelescopios se utilizan con frecuencia para observar el nacimiento de las estrellas y sus sistemas planetarios. Las longitudes de onda más largas pueden penetrar desde debajo de la envoltura de gas y polvo que envuelve cualquier intento de ver estos eventos en longitudes de onda ópticas o infrarrojas. Desafortunadamente, la resolución angular más pequeña de un telescopio va como$\lambda/D$, donde$D$es el diámetro del telescopio y$\lambda$la longitud de onda de observación. Como son las ondas de radio$10^5$a$10^{6}$veces más largas que las ondas ópticas, entonces se necesitan enormes telescopios para obtener un poder de resolución similar. Esto se intenta/logra mediante la construcción de matrices que pueden actuar como una sola apertura.

Si bien las técnicas interferométricas para obtener resolución espacial son ciertamente posibles, si uno quiere obtener imágenes directas de exoplanetas, la óptica/IR sigue siendo el camino a seguir porque aquí es donde se encuentra la mayor parte de la luz intrínseca de un exoplaneta. Es posible que los planetas que orbitan estrellas puedan emitir ondas de radio por derecho propio, a través de partículas cargadas aceleradas en sus magnetosferas. Júpiter, por ejemplo, es una fuerte fuente de ondas de radio en nuestro sistema solar, pero sería muy difícil de detectar a las distancias de los exoplanetas. Se han intentado algunas búsquedas, pero aún no se ha encontrado nada (por ejemplo, George & Stevens 2007 ).

Por supuesto , las observaciones de tránsito no requieren una excelente resolución angular, pero sí requieren mucha señal y precisión. Los niveles de precisión que suelen alcanzar los telescopios ópticos (especialmente en el espacio, por ejemplo, Kepler) no son posibles con los radiotelescopios, y las propias estrellas madre son fuentes de radio débiles y variables , lo que dificulta el estudio de cualquier señal de tránsito. De hecho, el uso principal de los tránsitos ha sido al revés: buscar la emisión planetaria intrínseca buscando una caída en el flujo cuando el planeta es eclipsado por la estrella (p. ej ., Lecavelier Des Etangs et al. 2011 ). La emisión de radio podría mejorar en los Júpiter calientes si el campo magnético exoplanetario interactúa con el campo magnético estelar. Este papelafirma haber detectado una señal exoplanetaria débil de un Júpiter caliente, identificado por su desaparición cuando fue eclipsado por la estrella madre. Sin embargo, el resultado no fue repetible.

El programa SETI apuntó a un conjunto de estrellas Kepler con evidencia de un planeta (o candidato a planeta) en la "zona habitable". Las búsquedas iniciales de emisiones de radio de banda estrecha (a 1,1-1,9 Hz) parecen haberse concentrado en aquellos sistemas que contienen múltiples planetas.

Los resultados (nulos) para$\sim 100$sistema fueron publicados por Siemion et al. (2013) . Las observaciones no fueron lo suficientemente sensibles para detectar el tipo de "charla de radio" emitida por nuestro planeta, pero podrían haber detectado algún tipo de baliza de señalización deliberada.

Un enfoque un poco más imaginativo es observar los sistemas de planetas múltiples de Kepler cuando dos planetas están en conjunción vistos desde la Tierra. Entonces existe la posibilidad de ver comunicaciones de un planeta a otro. (por ejemplo, http://adsabs.harvard.edu/abs/2014ebi..conf..5.2K ).

Algunos radiotelescopios se han utilizado para observar estrellas jóvenes y discos protoplanetarios, si eso cuenta.

• Atacama Large Millimeter Array (ALMA): aunque se usa para una variedad de cosas, ALMA se usó a fines de 2014 para observar una estrella joven , HL Tau. Entre los datos recopilados se encontraba información sobre el disco circunestelar de HL Tau. Encontró una serie de huecos en el disco. Según el subdirector de ALMA, Stuartt Corder,

  Es casi seguro que estas características son el resultado de cuerpos jóvenes parecidos a planetas que se están formando en el disco. Esto es sorprendente ya que HL Tau no tiene más de un millón de años y no se espera que estrellas tan jóvenes tengan grandes cuerpos planetarios capaces de producir las estructuras que vemos en esta imagen.

  Se utilizó ALMA porque podía ver a través del gas y el polvo que rodeaba a la estrella.

  El telescopio también se usó en diciembre para encontrar evidencia de "objetos del tamaño de Plutón" alrededor de una estrella diferente, HD 107146. Solo se detectaron granos de polvo en el disco circunestelar, pero su comportamiento se consideró consistente con la existencia de objetos cercanos del tamaño de Plutón. . Se publicó un artículo sobre los hallazgos, titulado "Observaciones de ALMA del disco de escombros alrededor del joven Solar Analog HD 107146".

  Aquí está una de las fotos de ALMA, de la primera estrella, y una foto de la segunda estrella.

• VLA: El VLA también se ha utilizado para observar estrellas jóvenes y discos protoplanetarios. Los astrónomos observaron la región de formación estelar LDN 1551 e hicieron observaciones de lo que parecen ser discos protoplanetarios alrededor de dos estrellas jóvenes; el resumen del documento resultante se puede encontrar aquí . En otro caso, el VLA se utilizó para observar el disco protoplanetario NGC 2071 ; el resumen del documento resultante se puede encontrar aquí .

• Observatorio de Green Bank: en la última década más o menos, ha habido un puñado de observaciones de estrellas jóvenes y protoestrellas, aunque los exoplanetas no parecen haber sido estudiados.

Incluiría las imágenes de ambos telescopios, pero parece que tienen derechos de autor. Sin embargo, que yo sepa, estos dos telescopios no se han utilizado para observar exoplanetas completos. También estoy investigando otros radiotelescopios importantes para ver si han estado involucrados.