Astronomi nenehno sondirajo nebo za nepričakovano. Pripravljeni so sprejeti nove ideje, ki bodo morda nadomestile modrost preteklih let.
Toda od pravila je ena izjema: iskanje Zemlje 2.0. Tu ne želimo najti nepričakovanega, ampak pričakovanega. Želimo najti planet, ki je tako podoben našemu, da ga skoraj lahko imenujemo doma.
Medtem ko teh planetov ne moremo natančno posneti z dovolj velikimi podrobnostmi, da bi videli, ali je nek vodni svet z bujnimi zelenimi rastlinami in civilizacijami, lahko s posrednimi metodami poiščemo »zemljo podoben« planet - planet s podobno maso in polmer do Zemlje.
Obstaja le ena težava: trenutne tehnike za merjenje mase eksoplaneta so omejene. Do danes astronomi merijo radialno hitrost - drobne nihaje v zvezdični orbiti, kolikor jih vleče gravitacijski poteg eksoplaneta - da dobijo razmerje mase planet-zvezda.
A glede na to, da večino eksoplanetov zaznamo s svojim tranzitnim signalom - potopi v svetlobo, ko planet mine pred svojo zvezdo gostiteljico - ali ne bi bilo super, če bi lahko samo na tej metodi izmerili njegovo maso? No, astronomi na MIT so našli način.
Študent Julien de Wit in MacArthurjeva sodelavka Sara Seager sta razvila novo tehniko določanja mase s samo uporabo tranzitnega signala eksoplaneta. Ko planet prehaja, svetloba zvezde prehaja skozi tanko plast atmosfere planeta, ki absorbira določene valovne dolžine svetlobe zvezde. Ko zvezdna svetloba doseže Zemljo, se odtisne s kemičnimi prstnimi odtisi sestave ozračja.
Tako imenovani prenosni spekter omogoča astronomom, da preučujejo atmosfere teh tujih svetov.
Toda tu je ključ: bolj masiven planet se lahko zadrži v debelejši atmosferi. Torej teoretično lahko maso planeta merimo na podlagi atmosfere ali predajnega spektra.
Seveda ni povezave med seboj ali bi to že zdavnaj ugotovili. Obseg atmosfere je odvisen tudi od njegove temperature in teže molekul. Vodik je tako lahek, da lažje zdrsne iz ozračja kot recimo kisik.
De Wit je delal iz standardne enačbe, ki je opisovala višino lestvice - navpično razdaljo, nad katero se tlak atmosfere zmanjšuje. V kakšnem obsegu pade tlak, je odvisno od temperature planeta, njegove gravitacijske sile (am.k.a. mase) in gostote atmosfere.
Po osnovni algebri: poznavanje katerega koli od teh parametrov nam bo pomagalo rešiti četrtega. Zato lahko gravitacijska sila ali masa planeta izhaja iz njegovih atmosferskih temperatur, tlačnega profila in gostote - parametrov, ki jih lahko dobimo samo v predajnem spektru.
De Wit in Seager sta s teoretičnim delom, ki je za njima, uporabila vroči Jupiter HD 189733b, z že uveljavljeno maso, kot študijo primera. Njihovi izračuni so pokazali enako meritev mase (1,15-kratno od mase Jupitra), kot jo dobimo z meritvami radialne hitrosti.
Z novo tehniko bo mogoče določiti maso eksoplanetov samo na podlagi njihovih tranzitnih podatkov. Medtem ko vroči Jupiterji ostajajo glavni cilj nove tehnike, si De Wit in Seager prizadevata, da bi v bližnji prihodnosti opisali planete, podobne Zemlji. Z lansiranjem vesoljskega teleskopa James Webb, ki je predviden za leto 2018, bi morali astronomi dobiti množico veliko manjših svetov.
Članek je bil objavljen v reviji Science in je zdaj v veliko daljši obliki na voljo tukaj za prenos.
