Ласкаво просимо до нашої серії про методи екзопланети-полювання! Сьогодні ми дивимось на цікавий та унікальний метод, відомий як Гравітаційне мікросвітлення.
За останні десятиліття полювання на позасонячні планети впевнене. Завдяки удосконаленню технологій та методології, кількість спостережуваних екзопланет (станом на 1 грудня 2017 року) сягнула 3710 планет у 2780-зіркових системах, а 621 система - декілька планет. На жаль, через різні межі, з якими змушені боротися астрономи, переважна більшість були виявлені за допомогою непрямих методів.
Один з найбільш часто використовуваних методів опосередкованого виявлення екзопланет - відомий як гравітаційний мікроленсинг. По суті, цей метод спирається на гравітаційну силу віддалених предметів на згинання та фокусування світла, що виходить від зірки. Коли планета проходить перед зіркою відносно спостерігача (тобто здійснює транзит), світло вимірюється помірно, який потім може бути використаний для визначення присутності планети.
У цьому відношенні Gravitational Microlensing - це зменшена версія гравітаційного лінзування, де інтер'єрний об’єкт (як кластер галактики) використовується для фокусування світла, що надходить з галактики або іншого об'єкта, розташованого поза нею. Він також включає ключовий елемент високоефективного методу транзиту, де зірки контролюються за пониженням яскравості, щоб вказувати на наявність екзопланети.
Опис:
Відповідно до теорії загальної відносності Ейнштейна, гравітація спричиняє згинання тканини космічного часу. Цей ефект може призвести до спотворення світла, ураженого силою тяжіння предмета. Він також може діяти як лінза, внаслідок чого світло стає більш сфокусованим і робить віддалені предмети (як зірки) яскравішими для спостерігача. Цей ефект виникає лише тоді, коли дві зірки майже точно вирівняні відносно спостерігача (тобто одна розташована перед іншою).
Ці “події об’єктивів” короткі, але рясні, оскільки Земля та зірки в нашій галактиці завжди рухаються відносно один одного. За останнє десятиліття спостерігалося понад тисячу таких подій, які зазвичай тривали протягом кількох днів або тижнів. Насправді цей ефект був використаний сером Артуром Еддінгтоном у 1919 році для надання перших емпіричних доказів загальної відносності.
Це сталося під час сонячного затемнення 29 травня 1919 р., Коли Еддінгтон та наукова експедиція вирушили на острів Принсіпі біля узбережжя Західної Африки, щоб сфотографувати зірки, які зараз були помітні в регіоні навколо Сонця. Знімки підтвердили прогноз Ейнштейна, показавши, як світло від цих зірок трохи зміщується у відповідь на гравітаційне поле Сонця.
Спочатку ця техніка була запропонована астрономами Шуде Мао та Богданом Пачинським у 1991 році як засіб пошуку бінарних супутників до зірок. Енді Гулд та Авраам Лоб у 1992 році їх пропозицію було уточнено як метод виявлення екзопланет. Цей метод найбільш ефективний при пошуку планет у напрямку до центру галактики, оскільки галактичний виступ забезпечує велику кількість фонових зірок.
Переваги:
Мікросенсинг - єдиний відомий метод, здатний виявити планети на дійсно великих відстанях від Землі і здатний знайти найменшу з екзопланет. Тоді як метод променевої швидкості ефективний при пошуку планет на відстані 100 світлових років від Землі, а транзитна фотометрія може виявити планети за сотні світлових років, мікролінінг може знайти планети, що знаходяться в тисячах світлових років.
Хоча більшість інших методів мають ухил виявлення до менших планет, метод мікролінінгу є найчутливішим засобом виявлення планет, які знаходяться на відстані від 1-10 астрономічних одиниць (АС) від сонцеподібних зірок. Мікросенсифікація - це також єдиний перевірений засіб виявлення планет низької маси на більш широких орбітах, де і метод транзиту, і радіальна швидкість неефективні.
У сукупності ці переваги роблять мікролінінг найефективнішим методом пошуку планет, подібних до Землі навколо зірок, схожих на Сонце. Окрім того, мікролінінг-опитування можна ефективно встановити за допомогою наземних споруд. Як і транзитна фотометрія, метод мікролінійної вигоди від того, що його можна використовувати для огляду десятків тисяч зірок одночасно.
Недоліки:
Оскільки події мікролінінгування унікальні і не підлягають повторенню, будь-які планети, виявлені за допомогою цього методу, знову не будуть спостерігатися. Окрім того, виявлені планети є дуже далекими, що робить подальші дослідження практично неможливими. На щастя, мікросенсингові виявлення зазвичай не потребують подальших опитувань, оскільки вони мають дуже високе співвідношення сигнал-шум.
Хоча підтвердження не потрібне, деякі планетарні події мікросенсування підтверджені. Планетарний сигнал для події OGLE-2005-BLG-169 був підтверджений спостереженнями HST та Keck (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). Крім того, дослідження мікролінінгу можуть давати лише приблизні оцінки відстані планети, залишаючи значні похибки.
Мікросенсинг також не в змозі дати точні оцінки орбітальних властивостей планети, оскільки єдиною орбітальною характеристикою, яку можна безпосередньо визначити за допомогою цього методу, є поточна напівмагістральна вісь планети. Таким чином, планету з ексцентричною орбітою можна буде виявити лише на невеликій частині її орбіти (коли вона знаходиться далеко від своєї зірки).
Нарешті, мікролінінг залежить від рідкісних та випадкових подій - проходження однієї зірки точно перед іншою, як це видно із Землі - що робить виявлення як рідкісними, так і непередбачуваними.
Приклади гравітаційних мікроклінічних обстежень:
Опитування, які покладаються на метод мікросенсування, включають експеримент з оптичним гравітаційним лінізуванням (OGLE) у Варшавському університеті. Цей міжнародний проект під керівництвом Анджея Удальського, директора Астрономічної обсерваторії університету, використовує 1,3-метровий телескоп «Варшава» в Лас-Кампані, Чилі, для пошуку подій мікросенсингу в полі зірок у 100 галактиках навколо галактичного виступу.
Існує також група спостереження з мікросенсифікації в астрофізиці (MOA), спільна робота між дослідниками Нової Зеландії та Японії. Очолювана професором Ясусі Муракі з Нагойського університету, ця група використовує метод мікросенсингу для проведення досліджень темної речовини, позасонячних планет і зоряної атмосфери з південної півкулі.
А далі з'явилася мережа зондування лінових аномалій (PLANET), яка складається з п'яти 1-метрових телескопів, розподілених по південній півкулі. У співпраці з RoboNet, цей проект може забезпечити майже безперервні спостереження за подіями мікролінінгу, спричиненими планетами з масою, меншою, ніж Земля.
Найбільш чутливим на сьогодні опитуванням є Корейська мережа телескопів мікроскопів (KMTNet), проект, ініційований Корейським інститутом астрономії та космічних наук (KASI) у 2009 році. KMTNet покладається на інструменти у трьох південних обсерваторіях для забезпечення цілодобового постійного моніторингу Галактична випинання, шукаючи події мікролінінгу, які спрямовуватимуть шлях до планет земної маси, що обертаються на орбіті з зонами проживання зірок.
Ми написали багато цікавих статей про виявлення екзопланет тут у Space Magazine. Ось що таке додаткові сонячні планети ?, що таке метод транзиту ?, що таке метод радіальної швидкості ?, що таке гравітаційне лінзування? та Всесвіт Кеплера: Більше планет у нашій Галактиці, ніж зірок
Для отримання додаткової інформації не забудьте ознайомитись із сторінкою НАСА щодо дослідження екзопланет, сторінкою Планетарного товариства на екстрасолярних планетах та архівом екзопланет NASA / Caltech.
Астрономічна роля також має відповідні епізоди на цю тему. Ось Епізод 208: Космічний телескоп Шпіцера, Епізод 337: Фометрія, Епізод 364: Місія Короту та Епізод 367: Спіцер робить екзопланети.
Джерела:
- НАСА - 5 способів знайти планету
- Планетарне суспільство - мікросенсинг
- Вікіпедія - методи виявлення екзопланет
