來自宇宙中最微小恆星的強烈極光輻射可能為尋找岩石行星提供一種新方法，否則這些行星可能會不為人所見。當一個世界穿過其恆星的磁場時，它會產生無線電波爆發。這種效應類似於天文學家在太陽系中密切研究的一種現象：木星與其衛星木衛一之間相互作用產生的週期性無線電輻射。藉助強大的射電望遠鏡，研究人員現在已經識別出多顆恆星正在發出這種明顯的活動訊號。他們說，每顆恆星都可能是一顆小型行星的宿主。
當恆星旋轉時，其磁場會掃過太空，與從恆星表面吹出並被恆星風帶走的帶電粒子相互作用。如果一顆行星在非常靠近旋轉恆星的軌道上執行，它會進一步加速這些粒子，從而在低頻無線電波中產生明亮的閃光。來自歐洲射電望遠鏡陣列（LOFAR）的資料很容易檢測到這種閃光，LOFAR是一個在地球上可以觀測到的最低頻率下執行的歐洲射電望遠鏡網路。LOFAR正在進行一項廣域、低頻無線電巡天，掃描天空中的射電源。研究人員解析了2019年首次釋出的資料，該資料涵蓋了北半球天空的約五分之一，並標記了來自19顆紅矮星的可疑無線電閃光。最初，來自其中五顆恆星的閃光被認為與行星極光煙火從數光年之外觀測到的預測結果非常吻合。這些結果發表在《自然·天文學》雜誌上的一項研究中，隨後的預印本論文已將候選恆星範圍縮小至四顆。
“我們沒有看到任何趨勢，表明發射是由恆星活動驅動的，”《自然·天文學》研究的主要作者、荷蘭萊頓大學的射電天文學家約瑟夫·卡林厄姆說。所有四顆恆星都相對靜止，這意味著它們不太可能不斷髮出大型耀斑，而這些耀斑可能會模仿近軌道世界的極光訊號。
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搜尋行星
多年來，天文學家一直在尋找行星與其恆星磁場相互作用的跡象，重點關注被認為最有利於搜尋的少數恆星子集。然而，卡林厄姆和他的同事並沒有以特定恆星為目標，而是依賴於LOFAR的盲目、全方位的天空巡天，從而實現了更加公正的搜尋。
加州理工學院的天文學家格雷格·哈利南說：“這是一個非常酷的結果，”“以前沒有人能夠以公正的方式做到這一點。”他沒有參與該團隊的研究。
儘管紅矮星的尺寸很小，但在恆星活動方面，許多紅矮星的表現都遠超其輕量級，用非常強大的耀斑衝擊任何軌道行星。通常，紅矮星自轉速度越快，產生耀斑的頻率就越高。但即使是像LOFAR巡天中那樣的慢速旋轉恆星，偶爾也會發出耀斑。
在隨後的研究中，該團隊試圖排除普通耀斑作為他們在LOFAR射電巡天中發現的閃光源的可能性。為了做到這一點，科學家們使用了美國國家航空航天局凌日系外行星巡天衛星（TESS）的光學資料，以再次檢查其目標恆星的活動水平。該研究已釋出在預印本伺服器arXiv.org上，並將發表在《天體物理學雜誌快報》上。雖然之前確定的五顆靜止恆星中的一顆被發現在TESS資料中活躍地爆發耀斑，但其他四顆仍然靜止，進一步增強了圍繞行星旋轉是其明顯的無線電閃光原因的說法。
澳大利亞昆士蘭大學的天文學家本傑明·波普說：“對於最不活躍的恆星，我們可以基本上排除[耀斑作為原因]，因為它們根本不爆發耀斑，”他是《自然·天文學》研究的合著者，也是第二篇論文的第一作者。
但是科學家們還不能說這些訊號肯定與隱藏的世界有關。其他更成熟的行星探測技術對這四顆恆星都一無所獲。“我無法證明它們是行星，而且我已經嘗試過了，”波普說。
大多數搜尋擬議行星的工作始於去年，當時研究人員宣佈他們首次發現了星行星相互作用的候選者GJ 1151，它是四顆靜止恆星之一。兩個獨立的團隊嘗試檢測GJ 1151運動中的週期性擺動，但均告失敗，這種擺動應該是由LOFAR資料暗示的伴星引起的——一顆質量約為地球質量的行星，可能每隔幾天繞恆星執行一次，輕輕地來回拉扯恆星。
對於渴望找到更多方法來定位和研究太陽系外世界的科研人員來說，這並不是什麼好訊息。賓夕法尼亞州立大學的天文學家蘇夫拉特·馬哈德萬幫助尋找GJ 1151的假想行星，但沒有參與這兩項新研究，他說，儘管行星可能確實可以透過極光閃光暴露其存在，但初步的獨立證實該技術至關重要。“第一次，你真的希望看到多條證據匯聚在一起，”他說。來自更可靠的行星搜尋技術的資料應該與LOFAR或其他類似天文臺觀測到的週期性無線電閃光相吻合，彼此呼應以最終揭示一個世界的存在。“然後我覺得你就打開了這個領域，”馬哈德萬說。“它將成為我們的下一個發現工具。”
目前，卡林厄姆和他的同事們正在加倍努力進行搜尋，爭取在LOFAR上獲得更多時間來對GJ 1151進行後續觀測，並繼續深入挖掘該天文臺的天空巡天資料。在未來幾年，LOFAR的升級以及更強大的設施平方公里陣列的首次亮相將為發現提供更多機會。宣佈更多極光行星候選者似乎是不可避免的。
踏腳石衛星
這些努力背後的推動力不僅僅是純粹的學術好奇心。紅矮星（或M矮星，天文學家令人困惑地更喜歡稱之為M矮星）不僅是宇宙中最小的恆星，而且也是壽命最長、數量最多的恆星。一些估計表明，宇宙中多達75%的恆星是M矮星，每顆恆星都可以發光數千億甚至數萬億年。最重要的是，來自多項調查的統計外推表明，幾乎每顆M矮星都至少宿有一顆行星。僅憑原始數字來看，M矮星世界似乎代表了宇宙行星房地產的大部分。這些地方是否能夠孕育生命仍然未知——但卡林厄姆等人的研究可以幫助解決這場辯論。
沒有人期望任何嵌入M矮星磁場內的行星是宜居的。這樣的世界會被附近的恆星烤焦，以至於液態水——我們所知的生命的基石——無法在其表面持續存在。相反，它們可以幫助研究人員回答關於M矮星如何影響其行星群的更基本問題。例如，這些恆星偏愛超大爆發，可能會掃走原本宜居行星的大氣層——但一顆擁有強大磁場的行星可能足以受到保護，從而保住其寶貴的空氣。天文學家已經能夠在少數選定的系統中區分有大氣行星和無大氣行星，但目前他們沒有可靠的方法來測量小型世界的磁場。根據博士生羅伯特·卡瓦納夫和副教授艾琳·維多託（兩人現在都在萊頓大學）的研究，如果閃光的強度與行星磁力的強度成正比，那麼對極光閃光的觀測可能就能做到這一點。
維多託表示，對極光M矮星行星的研究還可以探測宿主恆星恆星風的密度和速度。（維多託和卡瓦納夫都沒有參與這兩項新研究。）這些測量可以幫助天文學家確定M矮星經歷日冕物質拋射的頻率，日冕物質拋射是巨大的粒子噴發，與耀斑一樣，對附近的行星來說可能是壞訊息。“我認為[透過這項技術]我們將更多地瞭解恆星本身，”維多託說。
當然，所有這些都與M矮星宜居性的未解之謎以及宇宙中哪裡最有可能找到攜帶生命的行星這一更大的難題有關。
馬哈德萬說：“行星並非孤立地生存。它們圍繞恆星生存。”“我認為[理解M矮星宜居性的]關鍵確實是理解這些恆星的磁活動和磁層。”