A csillagászok folyamatosan vizsgálják az égboltot a váratlan eseményekre. Hajlandóak olyan új ötletek felkarolására, amelyek felválthatják az elmúlt évek bölcsességét.
A szabálynak azonban egyetlen kivétele van: a Earth 2.0 keresése. Itt nem a váratlanokat, hanem a vártokat kell találnunk. Olyan bolygót akarunk találni, amely hasonló a sajáthoz, szinte haza nevezhetjük.
Noha ezeket a bolygókat pontosan nem tudjuk eléggé részletesebben ábrázolni, hogy kiderüljön, van-e egy zamatos zöld növényekkel és civilizációkkal rendelkező vízvilág, közvetett módszerekkel használhatunk egy “Föld-szerű” bolygót - egy hasonló tömegű és hasonló tömegű bolygót sugár a Föld felé.
Csak egy probléma van: az exoplanet tömegének mérésére szolgáló jelenlegi technikák korlátozottak. A csillagászok a mai napig mérik a sugársebességet - apró hullámokat egy csillag pályáján, amikor az exoplanetjának gravitációs vonzása szorongatja -, hogy kiszámítsák a bolygó és a csillag tömeg arányát.
De tekintettel arra, hogy a legtöbb exoplanetot tranzitjeleik révén észleljük - fénycsökkenéskor, amikor a bolygó elhalad a gazdaszervezettel szemben - nem lenne nagyszerű, ha a tömegét csak ezen a módszerrel tudnánk mérni? Nos, a MIT csillagászai megtaláltak egy utat.
Julien de Wit posztgraduális hallgató és MacArthur ösztöndíj Sara Seager új módszert fejlesztettek ki a tömeg meghatározására kizárólag az exoplanet tranzitjelének felhasználásával. Amikor egy bolygó áthalad, a csillag fény áthalad a bolygó légkörének vékony rétegén, amely elnyeli a csillag fényének bizonyos hullámhosszait. Amint a csillagfény eléri a Földet, lenyomatot kap a légkör összetételének kémiai ujjlenyomataival.
Az úgynevezett átviteli spektrum lehetővé teszi a csillagászoknak, hogy megvizsgálják ezen idegen világok légkörét.
De itt van a kulcs: egy hatalmasabb bolygó képes megtartani a vastagabb légkört. Tehát elméletileg egy bolygó tömegét a légkör, vagy csupán az átviteli spektrum alapján lehet mérni.
Természetesen nincs egy-egy összefüggés, vagy ezt régen rájöttünk volna. A légkör mértéke a hőmérséklettől és a molekula tömegétől is függ. A hidrogén olyan könnyű, hogy könnyebben elcsúszik a légkörből, mint például az oxigén.
Tehát de Wit egy standard egyenletből dolgozott ki, amely leírja a skálamagasságot - a függőleges távolságot, amelyen keresztül a légkör nyomása csökken. A nyomás csökkenésének mértéke függ a bolygó hőmérséklettől, a bolygó gravitációs erőjétől (tömegre számítva) és a légkör sűrűségétől.
Alapvető algebrai szerint: Ha ezen paraméterek bármelyikét megismerjük, akkor a negyedikre megoldhatunk. Ezért a bolygó gravitációs ereje vagy tömege levezethető a légköri hőmérséklettől, nyomásprofiltól és sűrűségtől - olyan paraméterekből, amelyeket csak átviteli spektrumban lehet elérni.
Mögöttük álló elméleti munkával de Wit és Seager esettanulmányként a forró Jupiter HD 189733b készüléket használták, egy már jól megalapozott tömeggel. Számításaik ugyanazt a tömegmérést (Jupiter tömegének 1,15-szerese) mutatták ki, mint amit a sugárirányú sebességmérés kapott.
Ez az új technika képes lesz leírni az exoplanetek tömegét, kizárólag tranzit adataik alapján. Míg a forró Jupiter-ek továbbra is az új technika fő célpontjai, de Wit és Seager célja a Föld-szerű bolygók leírása a közeljövőben. A James Webb Űrtávcső 2018-ra tervezett elindításával a csillagászoknak képesnek kell lenniük arra, hogy megszerezzék sokkal kisebb világok tömegét.
A cikk megjelent a Science Magazine-ban, és itt sokkal hosszabb formában letölthető.
