地球磁场的作用不仅仅是让每个人的指南针指向同一方向。它还通过偏转经常从太阳中喷出的高能粒子和等离子体来帮助保护地球上维持生命的大气层。研究人员现在已经确定了另一个太阳系中一颗未来的地球大小的行星作为也具有磁场的主要候选者——YZ Ceti b，一颗围绕一颗距离地球约 12 光年的恒星运行的岩石行星。
研究人员塞巴斯蒂安·皮内达 (Sebastian Pineda) 和杰基·维拉德森 (Jackie Villadsen) 使用美国国家科学基金会国家射电天文台运营的射电望远镜 Karl G. Jansky 甚大阵列观测了从恒星 YZ Ceti 发出的重复无线电信号。Pineda 和 Villadsen 为了解遥远恒星与其轨道行星之间的磁场相互作用而进行的研究得到了 NSF 的支持。他们的研究今天发表在《自然天文学》杂志上。
“在其他太阳系中寻找可能适合居住或孕育生命的世界，部分取决于能够确定类地岩石系外行星是否真的有磁场，”美国国家射电天文台项目主任 NSF 的 Joe Pesce 说。“这项研究不仅表明这颗特殊的岩石系外行星可能有磁场，而且还提供了一种有前途的方法来寻找更多。”
科罗拉多大学的天体物理学家 Pineda 解释说，行星的磁场可以防止行星的大气层随着时间的推移被其恒星喷出的粒子磨损。“一颗行星能否在大气层中生存，取决于这颗行星是否具有强磁场。”
来自另一颗恒星的无线电信号
巴克内尔大学的天文学家维拉德森回忆说：“我看到了以前从未发生过的事情，”她在家中倾倒数据时第一次隔离无线电信号的那一刻。
“我们看到了最初的爆发，它看起来很漂亮，”皮内达说。“当我们再次看到它时，这非常表明，好吧，也许我们这里真的有东西。”
研究人员推测，他们检测到的恒星无线电波是由系外行星的磁场与其环绕的恒星之间的相互作用产生的。然而，要使这种无线电波能够远距离检测到，它们必须非常强。虽然之前已经在巨大的木星大小的系外行星上检测到磁场，但对相对较小的地球大小的系外行星进行检测需要不同的技术。
Villadsen 解释说，因为磁场是看不见的，所以要确定一颗遥远的行星是否真的有磁场是很有挑战性的。“我们正在做的是寻找一种方法来观察它们，”她说。“我们正在寻找真正靠近恒星并且与地球大小相似的行星。这些行星离恒星太近了，以至于你无法居住，但因为它们离得太近了，所以行星有点像犁地通过一堆从星星上掉下来的东西。
“如果这颗行星有磁场并且它穿过足够多的恒星物质，它就会导致恒星发出明亮的无线电波。”
小红矮星 YZ Ceti 和它已知的系外行星 YZ Ceti b 提供了一个理想的配对，因为系外行星离恒星如此之近，以至于它在两天内完成了一个完整的轨道。(相比之下，我们太阳系中最短的行星轨道是水星，为 88 天。)当来自 YZ Ceti 的等离子体从行星的磁“犁”上倾斜时，它然后与恒星本身的磁场相互作用，从而产生强大的无线电波足以在地球上观测到。
然后可以测量这些无线电波的强度，从而使研究人员能够确定行星磁场的强度。
另一个世界的北极光?
“这告诉我们关于恒星周围环境的新信息，”皮内达说。“这个想法就是我们所说的‘太阳系外空间天气’。”
太阳的高能粒子和有时巨大的等离子体爆发在地球周围的离家较近的地方形成了太阳天气。这些来自太阳的喷射物会扰乱全球电信，并使卫星甚至地球表面的电子设备短路。太阳天气与地球磁场和大气之间的相互作用也产生了北极光或北极光现象。
YZ Ceti b 和它的恒星之间的相互作用也会产生极光，但有一个显着的区别：极光在恒星本身上。
“我们实际上看到了恒星上的极光——这就是这种无线电发射，”皮内达解释道。“如果这个星球有自己的大气层，它也应该有极光。”
两位研究人员都同意，虽然 YZ Ceti b 是目前具有磁场的岩石系外行星的最佳候选者，但这并不是一个封闭的案例。“这真的很可能就是这样，”维拉德森说。“但我认为，在真正有力地证实行星引起的无线电波出现之前，还需要做大量的后续工作。”
“有许多新的无线电设施即将上线并计划在未来使用，”皮内达谈到未来研究的可能性时说。“一旦我们证明这确实在发生，我们就能够更系统地做到这一点。我们才刚刚起步。
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