A napfény nélküli bolygók vadászatában a csillagászoknak és a rajongóknak megbocsátást kaphatnak azért, hogy kissé optimizmussá váltak. Sziklás bolygók, gáz óriások és más égi testek ezreinek felfedezése során túl sokat remélhetünk, hogy egyszer találhatunk valódi Föld-analógot? Nem csak egy "Föld-szerű" bolygó (amely hasonló méretű sziklás testet feltételez), hanem egy valódi Föld 2.0?
Ez minden bizonnyal az exoplanet-vadászok egyik célja, akik közeli csillagrendszereket keresnek olyan bolygókra, amelyek nemcsak sziklásak, hanem a csillagok lakható övezetében keringnek, légköri jeleket mutatnak, és felületükön víz van. De Alexey G. Butkevich - az oroszországi szentpétervári Pulkovo Obszervatórium asztrofizikusa - által készített új tanulmány szerint maga a Föld akadályozhatja a Föld 2.0 felfedezésére irányuló kísérleteinket!
Butkevich „Astrometrikus exoplanet detektálhatóság és a Föld körüli mozgása” című tanulmányát nemrégiben tették közzé a A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítései. Tanulmánya érdekében Dr. Butkevich megvizsgálta, hogyan változtathatják meg a Föld saját körüli helyzetében a csillag mozgásának mérését a rendszer barycenterén.
Az exoplanet detektálásának ezt a módszerét, amelyben egy csillag a csillagrendszer tömegközéppontja (barycenter) körül mozog, Astrometic Method néven ismert. Alapvetõen a csillagászok megkísérlik meghatározni, hogy a csillag (azaz a bolygók) körüli gravitációs mezõk miatt a csillag oda-vissza ingadozik. Ez minden bizonnyal igaz a Naprendszerre, ahol a Napunkat előre-hátra egy közös központ körül húzza az összes bolygó húzása.
A múltban ezt a technikát alkalmazták a bináris csillagok nagy pontosságú azonosítására. Az utóbbi évtizedekben az exoplanet vadászat számára megvalósítható módszernek tekintik. Ez nem könnyű feladat, mivel a hullámokat meglehetősen nehéz felismerni az érintett távolságra. És a közelmúltig az ilyen eltolások észleléséhez szükséges pontossági szint a műszer érzékenységének szélén volt.
Ez gyorsan változik, a továbbfejlesztett eszközöknek köszönhetően, amelyek lehetővé teszik a pontosságot a mikroarcok másodpercig. Jó példa erre az ESA Gaia űrhajója, amelyet 2013-ban telepítettek galaxisunk csillagok milliárdjának relatív mozgásának katalogizálására és mérésére. Tekintettel arra, hogy 10 mikroarcsekundumon képes méréseket végezni, úgy gondolják, hogy ez a misszió asztrometrikus méréseket hajthat végre az exoplaneták megtalálása érdekében.
De amint Butkevich kifejtette, más problémák is vannak e módszerrel kapcsolatban. "A standard asztrometrikus modell azon a feltevésen alapul, hogy a csillagok egyenletesen mozognak a Naprendszer barycentrehez viszonyítva" - állítja. De amint elmagyarázza, a Föld körüli mozgásának asztrometrikus detektálásra gyakorolt hatásainak vizsgálatakor összefüggés van a Föld körüli pálya és a csillag helyzetével a rendszer barycenteréhez viszonyítva.
Másképpen fogalmazva: Dr. Butkevich megvizsgálta, vajon a bolygónknak a Nap körüli mozgása, és a Nap mozgása a tömegközépponton keresztül képes-e visszavonni más csillagok parallaxis méréseit. Ez ténylegesen haszontalanná tenné a csillag mozgásának bármilyen mérését, amelynek célja annak megfigyelése, hogy vannak-e bolygók, amelyek körül keringnek. Vagy ahogyan Dr. Butkevich tanulmányában kijelentette:
„Az egyszerű geometriai megfontolásokból egyértelmű, hogy az ilyen rendszerekben a gazdacsillag mozgása bizonyos körülmények között megfigyelhetően közel lehet a paralaktikus hatáshoz, vagy akár meg is különböztethető tőle. Ez azt jelenti, hogy az orbitális mozgást részben vagy teljesen elnyelhetik a parallaxi paraméterek. ”
Ez különösen igaz azokra a rendszerekre, ahol egy bolygó keringési periódusa egy év volt, és amelynek keringési pályája megközelítette a Nap ekliptikáját - azaz mint a Föld saját pályája! Tehát alapvetõen a csillagászok nem tudnák asztrometrikus mérésekkel kimutatni a Föld 2.0-t, mert a Föld saját pályája és a Nap saját hulláma a közeljövõben lehetetlenné tenné az észlelést.
Ahogyan Dr. Butkevich következtetéseiben kijelenti:
„Bemutatunk a Föld körüli pálya mozgásának az exoplanetáris rendszerek asztrometrikus kimutathatóságára gyakorolt hatásait. Bebizonyítottuk, hogy ha egy bolygó periódusa közel egy év, és annak keringési síkja majdnem párhuzamos az ecliptikussal, akkor a gazdaszervezet orbitális mozgását teljesen vagy részben elnyelheti a parallaxis paraméter. Ha teljes abszorpció történik, a bolygó asztrometrikusan kimutathatatlan. "
Szerencsére az exoplanet vadászok rengeteg más módszert is választhatnak, beleértve a közvetlen és közvetett méréseket is. És amikor a bolygók a szomszédos csillagok körül foltosodnak, akkor a kettő közül a leghatékonyabb a Doppler-eltolódások mérése a csillagokban (más néven: a radiális sebesség-módszer), és a csillag fényerejébe merülve (más néven: a tranzit-módszer).
Mindazonáltal ezek a módszerek a saját hátrányaik részét képezik, és korlátaik ismerete az első lépés a finomításukban. Ebben a tekintetben Dr. Butkevich tanulmánya a heliocentrizmus és a relativitás visszhangjait tükrözi, amikor emlékeztetünk arra, hogy a saját referenciapontunk nincs rögzítve a térben, és befolyásolhatja megfigyeléseinket.
Az exoplanetatok vadászatának várhatóan nagy előnyei lesznek a következő generációs műszerek, például a James Webb Űrtávcső, a Tranzit Exoplanet Survey Satellite (TESS) és mások telepítésének.
