科學家提出尋找系外行星的新方法：檢測磁層訊號

截至 8 月 17 日，科學家發現 5,069 顆系外行星，並 8,833 顆等待確認。科學家尋找系外行星的方法有凌日法（Transits）、逕向速度法（Radial Velocity）、直接影像法（Direct Imaging）、微重力透鏡法（Gravitational Microlensing）及天體測量法（Astrometry）等。多數系外行星都是用凌日法找到，共有 3,850 顆，約占總數量 76.5%。

凌日法利用光學望遠鏡長時間觀測恆星亮度，若恆星亮度隨時間發生週期性減弱，表示可能有行星從前方經過，遮蔽母恆星部分光源。不管凌日系外行星巡天衛星（TESS）或退役的克卜勒太空望遠鏡，都是凌日法的強大工具，但此法也有局限性，最大限制是，受觀測的系外行星必須經過望遠鏡與母恆星中間，才有機會觀測到。凌日法依賴光學望遠鏡，目前科學家提出新方法，是用電波望遠鏡探測系外行星。

無線電波長下觀測系外行星並不容易，大多數行星不會發出無線電波，但恆星會。由於恆星閃焰（stellar flares）等因素，來自恆星的無線電波光源也可能有很大變化。但像木星這類大型氣體行星，也可能有強烈無線電波源，不是來自行星本身發光，而是強大磁場，主要是恆星風帶電粒子與磁場相互作用，產生無線電波源。木星無線電波源非常強，甚至可用自製電波望遠鏡觀測，天文學家已觀測了幾顆棕矮星的無線電波訊號。

▲ 甚大天線陣列（VLA）觀測木星的無線電波影像。（Source：Imke de Pater, Michael H. Wong (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne)）

但目前還沒有清楚觀測到系外類木行星圍繞母恆星運行的無線電波訊號。天文學家研究訊號可能出現的樣子，模型建構在磁流體力學（magnetohydrodynamics，MHD）理論上，描述磁場和電離氣體如何交互作用，並將模型應用於HD 189733行星系統，已知有一顆木星大小行星，研究團隊模擬母恆星的恆星風如何與行星磁場相互作用，並算出行星無線電波訊號。

▲ 新模型產生的合成無線電波圖像樣本。（Source：論文）

此研究發現兩種現象。第一，研究團隊發表這顆系外行星產生的清晰光變曲線，這是系外行星運動產生的無線電波變化訊號。運動無線電波觀測非常精確，甚至比光學都卜勒效應觀測更精確。第二，研究團隊發現，無線電波觀測也可觀測到系外行星環繞母恆星的凌日現象，無線電波訊號會有特定特徵，顯示系外行星磁層是如何從母恆星前面經過，這表示天文學家能更精確觀測到系外行星磁層的強度和大小。

這兩種訊號非常微弱，因此需要新一代電波望遠鏡協助，才能有更佳觀測結果。如果觀測到系外行星無線電波訊號，將為天文學家提供系統至少一顆行星軌道的精確資料，並協助天文學家了解系外行星組成與狀況。研究發表於arXiv網站。