У полюванні на позасонячні планети астрономам та ентузіастам можна пробачити за те, що вони трохи оптимістичні. Під час виявлення тисяч скелястих планет, газових гігантів та інших небесних тіл чи не надто сподіваємось, що ми якось можемо знайти справжнього аналога Землі? Не просто "земляна" планета (яка має на увазі скелясте тіло порівнянних розмірів), а фактична Земля 2.0?
Це, безумовно, була однією з цілей любителів екзопланет, які шукають поблизу зіркових систем планети, які є не тільки скелястими, але й орбітають в зоні заселення зірки, показують ознаки атмосфери та мають воду на своїх поверхнях. Але згідно з новим дослідженням Олексія Георгійовича Буткевича - астрофізика з обсерваторії Пулково в Петербурзі, Росія, - наші спроби виявити Землю 2.0 могли б перешкодити самій Землі!
Дослідження Буткевича під назвою "Астрометрічна виявлення екзопланет і орбітальний рух Землі" було нещодавно опубліковано в Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства. Заради свого дослідження доктор Буткевич вивчив, як зміни власного орбітального положення Землі можуть ускладнити проведення вимірювань руху зірки навколо барицентру її системи.
Цей метод виявлення екзопланет, де рух зірки навколо центру маси зіркової системи (барицентр) відомий як метод астрометрії. По суті, астрономи намагаються визначити, чи наявність гравітаційних полів навколо зірки (тобто планет) призводить до того, що зірка коливається вперед і назад. Це, безумовно, стосується Сонячної системи, де наше Сонце тягнеться туди-сюди навколо спільного центру шляхом потягу всіх його планет.
У минулому ця методика застосовувалася для ідентифікації бінарних зірок з високим ступенем точності. В останні десятиліття це вважалося життєздатним методом полювання на екзопланети. Це непросте завдання, оскільки коливання досить важко виявити на відстані. І до недавнього часу рівень точності, необхідний для виявлення цих зрушень, був на самому краю чутливості приладу.
Це швидко змінюється завдяки вдосконаленим інструментам, які дозволяють досягти точності аж до мікросекунди. Хорошим прикладом цього є космічний корабель Gaia ЄКА, який був розгорнутий у 2013 році для каталогізації та вимірювання відносних рухів мільярдів зірок у нашій галактиці. Зважаючи на те, що він може проводити вимірювання в 10 мікросекундних секунд, вважається, що ця місія могла б проводити астрометричні вимірювання заради пошуку екзопланет.
Але, як пояснив Буткевич, є й інші проблеми, коли мова йде про цей метод. "Стандартна астрометрична модель заснована на припущенні, що зірки рухаються рівномірно відносно барицентру Сонячної системи", - констатує він. Але, як він продовжує пояснювати, при дослідженні впливу орбітального руху Землі на астрометричне виявлення існує кореляція між орбітою Землі та положенням зірки щодо її системного барицентру.
По-іншому, доктор Буткевич вивчив, чи може рух нашої планети навколо Сонця і рух Сонця навколо його центру мас може мати скасовуючий вплив на вимірювання паралакса інших зірок. Це ефективно зробить будь-які вимірювання руху зірки, розраховані на те, чи існують планети навколо неї, практично марні. Або, як заявив доктор Буткевич у своєму дослідженні:
«З простих геометричних міркувань видно, що в таких системах орбітальний рух зірки-господаря за певних умов може бути спостережно близьким до паралактичного ефекту або навіть не відрізнятись від нього. Це означає, що орбітальний рух може бути частково або повністю поглинений параметрами паралакса. "
Особливо це стосується систем, де орбітальний період планети становив один рік, і орбіта, яка розмістила його близько до еліптики Сонця - тобто, як власна орбіта Землі! Таким чином, астрономи не зможуть виявити Землю 2.0 за допомогою астрометричних вимірювань, оскільки власна орбіта Землі та власне коливання Сонця зробить виявлення близьким до неможливого.
Як зазначає доктор Буткевич у своїх висновках:
“Ми представляємо аналіз впливу орбітального руху Землі на астрометричну детектируемость екзопланетних систем. Ми продемонстрували, що якщо період планети близький до року, а її орбітальна площина майже паралельна екліптиці, орбітальний рух господаря може повністю або частково поглинатися параметром паралакса. Якщо відбувається повне поглинання, планета астрометрично не виявляється ».
На щастя, у мисливців за екзопланетами також існує безліч інших методів, серед яких є прямі та непрямі вимірювання. Що ж стосується виявлення планет навколо сусідніх зірок, дві найефективніші передбачають вимірювання доплерівських зрушень у зірках (відомий також як метод радіальної швидкості) і занурення в яскравість зірки (т.к. метод транзиту).
Тим не менш, ці методи страждають від власної частки недоліків, і пізнання їх обмежень є першим кроком до їх вдосконалення. У цьому відношенні дослідження доктора Буткевича має відгомін геліоцентризму та відносності, де нам нагадують, що наша власна орієнтир не фіксується в просторі, і може впливати на наші спостереження.
Очікується, що полювання на екзопланети також отримає велику користь від розгортання таких приладів наступного покоління, як космічний телескоп Джеймса Вебба, транзитний супутник обстеження екзопланет (TESS) та інші.
