Nuevo Método Revela Señales de Radio Estelares y Exoplanetarias

Un equipo internacional, que incluye al investigador de Cornell Jake Turner, ha desarrollado un novedoso método de análisis capaz de descubrir señales estelares y exoplanetarias previamente indetectables ocultas en datos archivados de radioastronomía. Esta innovación ha llevado al descubrimiento de nuevas ráfagas de radio originadas en estrellas enanas y posiblemente en exoplanetas. El método de análisis, Espectroscopía Radio Interferométrica Multiplexada (RIMS), encontró que algunas de las señales detectadas son consistentes con interacciones estrella-planeta.

Los resultados, titulados "La detección de ráfagas de radio polarizadas circularmente de sistemas estelares y exoplanetarios", fueron publicados en Nature Astronomy el 27 de enero.

Los modernos radiotelescopios recopilan volúmenes colosales de datos; las imágenes sintetizadas se usan para estudiar galaxias distantes y agujeros negros. Hasta ahora, estos archivos nunca se habían utilizado para monitorear, minuto a minuto, la actividad variable de cientos de estrellas ocultas dentro del campo de visión de cada observación, que es lo que RIMS permite. El método transforma cada observación de radio en un estudio simultáneo de cientos o incluso miles de estrellas, similar a una red que captura muchos peces donde una sola caña de pescar atraparía solo uno.

"RIMS aprovecha cada segundo de observación, en cientos de direcciones a través del cielo. Lo que solíamos hacer fuente por fuente, ahora podemos hacerlo simultáneamente", dijo Cyril Tasse, investigador del Observatorio de París y autor principal del estudio. "Sin este método, se habrían necesitado casi 180 años de observaciones dirigidas para alcanzar el mismo nivel de detección."

Al aplicar RIMS a más de 1.4 años de datos recopilados por el radiotelescopio europeo LOFAR como parte del gran estudio del cielo LoTSS, el equipo generó no menos de 200,000 espectros dinámicos de estrellas aisladas o estrellas que albergan exoplanetas.

Entre las señales reveladas por RIMS hay ráfagas consistentes con eventos estelares violentos, análogos a las eyecciones de masa coronal solar.

Aún más notablemente, algunas señales exhiben todas las características esperadas de interacciones magnéticas estrella-planeta, un mecanismo comparable al que produce ciertas emisiones aurorales en Júpiter, dijeron los investigadores.

Estas firmas de radio podrían representar algunas de las primeras evidencias sólidas de interacciones magnéticas entre estrellas y exoplanetas y auroras exoplanetarias, señalando la probable existencia de magnetosferas exoplanetarias, dijo Turner, asociado de investigación en el Centro de Astrofísica y Ciencias Planetarias de Cornell y miembro del Instituto Carl Sagan, en la Facultad de Artes y Ciencias.

"Nuestros resultados indican que algunas de las ráfagas de radio, especialmente del sistema exoplanetario GJ 687, son consistentes con un planeta cercano que perturba el campo magnético estelar y genera intensa emisión de radio. Específicamente, nuestro modelado muestra que estas ráfagas de radio nos permiten establecer límites sobre el campo magnético del planeta del tamaño de Neptuno GJ 687 b, ofreciendo una rara forma indirecta de estudiar campos magnéticos en mundos más allá de nuestro Sistema Solar", dijo Turner.

"Los exoplanetas con y sin campo magnético se forman, se comportan y evolucionan de manera muy diferente. Por lo tanto, hay una gran necesidad de entender si los planetas poseen tales campos. Lo más importante, los campos magnéticos también pueden ser importantes para mantener la habitabilidad de los exoplanetas, como es el caso de la Tierra", agregó Turner.

El avance de RIMS abre una nueva vía para la radioastronomía de baja frecuencia, ya que RIMS convierte efectivamente cada arreglo de radiotelescopios en un potente detector de señales de radio variables de estrellas cercanas. La nueva técnica se aplicó con éxito al nuevo radiotelescopio francés de baja frecuencia NenuFAR y permitió la detección de una ráfaga de un sistema estrella-planeta. Ese artículo, coautoría de Turner, fue publicado el año pasado en Astronomy & Astrophysics.

"Este estudio con NenuFAR podría representar solo la segunda detección directa de emisión de radio de un exoplaneta, tras mi descubrimiento anterior de emisión de radio de Tau Boötes, que fue la primera posible detección de este tipo", dijo Turner. "Ahora estamos realizando observaciones de seguimiento dirigidas para confirmar el origen planetario de ambas señales. Una detección confirmada proporcionaría una nueva y poderosa forma de sondear el campo magnético de un exoplaneta."

Futuros radiotelescopios terrestres, espaciales y lunares podrán usar esta nueva técnica, dijo Turner, y se espera que revelen miles de nuevas señales de radio, allanando el camino para una exploración estadística a gran escala de emisiones de radio estelares e interacciones estrella-planeta en nuestro vecindario galáctico.