Dobrodošli nazaj v našo serijo o metodah lova na eksoplanet! Danes si ogledamo radovedno in edinstveno metodo, znano kot Gravitacijsko mikrolezanje.
V zadnjem desetletju se je lov na ekstra sončne planete zagotovo segrel. Zahvaljujoč izboljšavam v tehnologiji in metodologiji je število opaženih eksoplanetov (s 1. decembrom 2017) v 2780 zvezdastih sistemih doseglo 2.710 planetov, pri čemer se je 621 sistemov ponašal z več planeti. Na žalost so astronomi zaradi različnih omejitev prisiljeni spopadati, velika večina je bila odkrita s pomočjo posrednih metod.
Ena izmed najpogosteje uporabljenih metod za posredno odkrivanje eksoplanetov je znana kot Gravitacijsko mikrolezanje. V bistvu se ta metoda opira na gravitacijsko silo oddaljenih predmetov, da se upogne in osredotoči svetlobo, ki prihaja iz zvezde. Ko planet mineva pred zvezdo glede na opazovalca (tj. Opravi tranzit), se svetloba izmeri, kar lahko nato uporabimo za določitev prisotnosti planeta.
V zvezi s tem je Gravitacijsko mikroleniranje pomanjšana različica Gravitacijskega lečenja, pri kateri se za fokusiranje svetlobe, ki prihaja iz galaksije ali drugega predmeta, ki se nahaja zunaj nje, uporablja intervenirajoči predmet (kot grozdasti grozd). Vključuje tudi ključni element visoko učinkovite tranzitne metode, kjer zvezde spremljamo, če želimo potopiti svetlost, da nakazujejo prisotnost eksoplaneta.
Opis:
V skladu z Einsteinovo teorijo splošne relativnosti gravitacija povzroči upogibanje tkanine vesoljskega časa. Ta učinek lahko povzroči izkrivljanje ali upogibanje svetlobe, ki jo vpliva gravitacija predmeta. Deluje lahko tudi kot leča, zaradi česar se svetloba bolj osredotoči in tako da se oddaljeni predmeti (kot zvezde) opazovalcu svetijo. Ta učinek se pojavi šele, ko sta dve zvezdi skoraj natančno poravnani glede na opazovalca (to je ena, ki je nameščena pred drugo).
Ti "dogodki v objektivu" so kratki, a obilni, saj se Zemlja in zvezde v naši galaksiji vedno premikajo drug proti drugemu. V zadnjem desetletju je bilo opaziti več kot tisoč takšnih dogodkov, ki običajno trajajo nekaj dni ali tednov hkrati. Pravzaprav je ta učinek sir Arthur Eddington leta 1919 uporabil za zagotavljanje prvih empiričnih dokazov za splošno relativnost.
To se je zgodilo med sončnim mrkom 29. maja 1919, ko se je Eddington in znanstvena odprava odpravila na otok Principe ob obali Zahodne Afrike, da bi slikala zvezde, ki so zdaj vidne v regiji okoli Sonca. Slike so potrdile napoved Einsteina, saj so pokazale, kako se svetloba teh zvezd nekoliko premakne kot odgovor na gravitacijsko polje Sonca.
Tehniko sta prvotno predlagala astronoma Shude Mao in Bohdan Paczynski leta 1991 kot sredstvo iskanja binarnih spremljevalcev do zvezd. Andy Gould in Abraham Loeb sta leta 1992 njihov predlog izpopolnila kot metodo zaznavanja eksoplanetov. Ta metoda je najučinkovitejša pri iskanju planetov proti središču galaksije, saj galaktična izboklina zagotavlja veliko število zvezd v ozadju.
Prednosti:
Mikroleniranje je edina znana metoda, ki lahko odkrije planete na resnično velikih razdaljah od Zemlje in je sposobna najti najmanjše eksoplanete. Medtem ko je metoda radialne hitrosti učinkovita pri iskanju planetov do 100 svetlobnih let od Zemlje in tranzitna fotometrija lahko zazna planete, oddaljene na stotine svetlobnih let, lahko mikrolesenje najde planete, ki so oddaljeni tisoč svetlobnih let.
Medtem ko ima večina drugih metod odkritje odkrivanja manjših planetov, je metoda mikrolečenja najbolj občutljivo sredstvo za zaznavanje planetov, ki so od sonca podobnih zvezd oddaljeni približno 1–10 astronomskih enot (AU). Microlensing je tudi edino dokazano sredstvo za zaznavanje planetov z majhno maso na širših orbitah, kjer tako tranzitna metoda kot radialna hitrost nista učinkovita.
Skupaj s temi koristmi je mikrolesenje najučinkovitejša metoda za iskanje zemeljskih planetov okoli soncu podobnih zvezd. Poleg tega je mogoče z mikroskopskimi anketami učinkovito namestiti s tlemi zmogljivosti. Tako kot tranzitna fotometrija ima Microlensing metoda koristi tudi dejstvo, da jo lahko hkrati pregledujemo na deset tisoče zvezd.
Slabosti:
Ker so dogodki mikroleženja edinstveni in se ne bodo ponavljali, nobeni planeti, odkriti s to metodo, ne bodo več opaženi. Poleg tega so tisti planeti, ki jih odkrijejo, na daleč, zato nadaljnje preiskave praktično niso mogoče. Na srečo mikroskopske zaznave običajno ne zahtevajo nadaljnjih raziskav, saj imajo zelo veliko razmerje med signalom in šumom.
Čeprav potrditev ni potrebna, so bili potrjeni nekateri planetarni dogodki mikroleženja. Planetarni signal za dogodek OGLE-2005-BLG-169 je bil potrjen s HST in Keck opazovanji (Bennett in sod. 2015; Batista in sod. 2015). Poleg tega lahko raziskave z mikrolesenjem le na podlagi grobe ocene oddaljenosti planeta in pustijo velike mere napake.
Microlensing prav tako ne more dati natančnih ocen orbitalnih lastnosti planeta, saj je edina orbitalna značilnost, ki jo je mogoče neposredno določiti s to metodo, trenutna pol-glavna os planeta. Tako bo planet z ekscentrično orbito zaznal le majhen del svoje orbite (ko je daleč stran od svoje zvezde).
Končno je mikroleščanje odvisno od redkih in naključnih dogodkov - prehod ene zvezde natančno pred drugo, kot je videti z Zemlje - zaradi česar so zaznave redke in nepredvidljive.
Primeri raziskovanja gravitacijskega mikrolesenja:
Ankete, ki temeljijo na metodi mikrolečenja, vključujejo eksperiment optičnega gravitacijskega lečenja (OGLE) na univerzi v Varšavi. Mednarodni projekt pod vodstvom Andrzeja Udalskega, direktorja Univerzitetnega astronomskega observatorija, uporablja 1,3-metrski teleskop "Varšava" v Las Campanasu v Čilu za iskanje miklavzijskih dogodkov na polju 100 zvezd okoli galaktične izbokline.
Obstaja tudi skupina Microlensing opazovanja v astrofiziki (MOA), ki si prizadeva za sodelovanje med raziskovalci na Novi Zelandiji in na Japonskem. Ta skupina pod vodstvom profesorja Yasushija Murakija z univerze Nagoya uporablja Microlensing metodo za raziskave temne snovi, ekstra sončnih planetov in zvezdnih atmosfer z južne poloble.
Potem je tu še NETwork (PLANET) Sondiranje leč za sondiranje, ki ga sestavlja pet 1-metrskih teleskopov, razporejenih po južni polobli. V sodelovanju z RoboNetom je ta projekt sposoben zagotoviti skoraj neprekinjena opazovanja za dogodke mikrolesenja, ki jih povzročajo planeti z maso, ki je nižja od Zemljine.
Najobčutljivejša raziskava doslej je Korejska mreža za mikroskopski teleskop (KMTNet), projekt, ki ga je leta 2009 začel Korejski inštitut za astronomijo in vesoljsko znanost (KASI). KMTNet se zanaša na instrumente v treh južnih opazovalnicah in tako zagotavlja 24-urno stalno spremljanje Galaktična izboklina, ki išče mikrolepilne dogodke, ki bodo usmerili pot do planetov zemeljske mase, ki krožijo s krogov okoli svojih zvezd.
Tu smo napisali veliko zanimivih člankov o odkrivanju eksoplanetov v reviji Space Magazine. Tukaj so Kaj so dodatni sončni planeti? Kaj je metoda tranzita? Kaj je metoda radialne hitrosti? Kaj je gravitacijsko lečenje? in Keplerjevo vesolje: Več planetov v naši Galaksiji kot zvezd
Če želite več informacij, preverite Nasino stran o raziskovanju eksoplanetov, stran planetarnega društva na ekstrasolarnih planetih in arhiv eksoplaneta NASA / Caltech.
Astronomy Cast ima tudi ustrezne epizode na to temo. Tu je epizoda 208: Vesoljski teleskop Spitzer, Epizoda 337: Fotometrija, Epizoda 364: Misija CoRoT in Epizoda 367: Spitzer počne eksoplanete.
Viri:
- NASA - 5 načinov, kako najti planet
- Planetarna družba - Microlensing
- Wikipedija - Metode zaznavanja eksoplanetov
