Witamy ponownie w naszej serii na temat metod polowania na egzoplanety! Dzisiaj patrzymy na ciekawą i unikalną metodę znaną jako mikrosoczewkowanie grawitacyjne.
Polowanie na planety pozasłoneczne z pewnością wzrosło w ciągu ostatniej dekady. Dzięki ulepszeniom dokonanym w technologii i metodologii liczba zaobserwowanych egzoplanet (na dzień 1 grudnia 2017 r.) Osiągnęła 3710 planet w 2780 układach gwiezdnych, przy czym 621 układów może pochwalić się wieloma planetami. Niestety, z powodu różnych ograniczeń, z którymi astronomowie muszą się zmagać, zdecydowana większość została odkryta przy użyciu metod pośrednich.
Jedna z częściej stosowanych metod pośredniego wykrywania egzoplanet jest znana jako mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Zasadniczo metoda ta opiera się na sile grawitacyjnej odległych obiektów, które wyginają i skupiają światło pochodzące z gwiazdy. Gdy planeta przechodzi przed gwiazdą względem obserwatora (tzn. Wykonuje tranzyt), światło mierzy się mierzalnie, które można następnie wykorzystać do ustalenia obecności planety.
Pod tym względem Grawitacyjne Mikrosoczewkowanie jest zmniejszoną wersją Soczewki Grawitacyjnej, w której obiekt interweniujący (jak gromada galaktyk) służy do skupiania światła pochodzącego z galaktyki lub innego obiektu znajdującego się poza nią. Zawiera także kluczowy element wysoce skutecznej metody tranzytowej, w której gwiazdy są monitorowane pod kątem spadku jasności w celu wskazania obecności egzoplanety.
Opis:
Zgodnie z teorią ogólnej teorii względności Einsteina grawitacja powoduje wygięcie struktury czasoprzestrzeni. Ten efekt może powodować zniekształcenie lub wygięcie światła pod wpływem grawitacji obiektu. Może także działać jak soczewka, powodując, że światło staje się bardziej skupione i sprawia, że odległe obiekty (takie jak gwiazdy) wydają się jaśniejsze dla obserwatora. Efekt ten występuje tylko wtedy, gdy dwie gwiazdy są prawie dokładnie wyrównane względem obserwatora (tj. Jedna z nich znajduje się przed drugą).
Te „zdarzenia soczewkowania” są krótkie, ale obfite, ponieważ Ziemia i gwiazdy w naszej galaktyce zawsze poruszają się względem siebie. W ciągu ostatniej dekady zaobserwowano ponad tysiąc takich zdarzeń, które zwykle trwały kilka dni lub tygodni. W rzeczywistości efekt ten został wykorzystany przez Sir Arthura Eddingtona w 1919 r., Aby dostarczyć pierwszych dowodów empirycznych na ogólną teorię względności.
Miało to miejsce podczas zaćmienia Słońca 29 maja 1919 r., Kiedy Eddington i wyprawa naukowa udali się na wyspę Principe u wybrzeży Afryki Zachodniej, aby zrobić zdjęcia gwiazd, które były teraz widoczne w regionie wokół Słońca. Zdjęcia potwierdziły przewidywania Einsteina, pokazując, jak światło z tych gwiazd zostało nieznacznie przesunięte w odpowiedzi na pole grawitacyjne Słońca.
Technika ta została pierwotnie zaproponowana przez astronomów Shude Mao i Bohdana Paczyńskiego w 1991 roku jako sposób poszukiwania podwójnych towarzyszy gwiazd. Ich propozycja została udoskonalona przez Andy'ego Goulda i Abrahama Loeba w 1992 roku jako metoda wykrywania egzoplanet. Ta metoda jest najbardziej skuteczna, gdy szuka się planet w kierunku środka galaktyki, ponieważ wybrzuszenie galaktyki zapewnia dużą liczbę gwiazd tła.
Zalety:
Mikrosoczewkowanie jest jedyną znaną metodą zdolną do odkrywania planet w naprawdę dużych odległościach od Ziemi i zdolną do znalezienia najmniejszej egzoplanety. Podczas gdy metoda prędkości radialnej jest skuteczna, gdy szuka się planet w odległości do 100 lat świetlnych od Ziemi, a fotometria tranzytowa może wykryć planety odległe o setki lat świetlnych, mikrosoczewkowanie może znaleźć planety znajdujące się w odległości tysięcy lat świetlnych.
Podczas gdy większość innych metod ma tendencję do wykrywania w kierunku mniejszych planet, metoda mikrosoczewkowania jest najbardziej czułym sposobem wykrywania planet znajdujących się w odległości około 1-10 jednostek astronomicznych (AU) od gwiazd podobnych do Słońca. Mikrosoczewkowanie jest również jedynym sprawdzonym sposobem wykrywania planet o małej masie na szerszych orbitach, gdzie zarówno metoda tranzytowa, jak i prędkość promieniowa są nieskuteczne.
Podsumowując, korzyści te sprawiają, że mikrosoczewkowanie jest najskuteczniejszą metodą znajdowania planet podobnych do Ziemi wokół gwiazd podobnych do Słońca. Ponadto badania mikrosoczewkowania można skutecznie montować za pomocą urządzeń naziemnych. Podobnie jak fotometria tranzytowa, metoda mikrosoczewkowania korzysta z faktu, że można jej używać do badania dziesiątek tysięcy gwiazd jednocześnie.
Niedogodności:
Ponieważ zdarzenia mikrosoczewkowania są unikalne i nie podlegają powtórzeniu, wszelkie planety wykryte tą metodą nie będą ponownie widoczne. Ponadto wykrywane planety są zwykle bardzo daleko, co sprawia, że dalsze badania są praktycznie niemożliwe. Na szczęście wykrycia mikrosoczewkowania na ogół nie wymagają dalszych badań, ponieważ mają bardzo wysoki stosunek sygnału do szumu.
Chociaż potwierdzenie nie jest konieczne, niektóre planetarne zdarzenia mikrosoczewkowania zostały potwierdzone. Sygnał planetarny dla zdarzenia OGLE-2005-BLG-169 został potwierdzony przez obserwacje HST i Keck (Bennett i in. 2015; Batista i in. 2015). Ponadto badania mikrosoczewkowania mogą jedynie przybliżone oszacowanie odległości planety, pozostawiając znaczny margines błędu.
Mikrosoczewkowanie nie jest również w stanie dostarczyć dokładnych oszacowań właściwości orbity planety, ponieważ jedyną cechą orbity, którą można bezpośrednio określić za pomocą tej metody, jest obecna pół-główna oś planety. Jako taka, planeta z mimośrodową orbitą będzie wykrywalna tylko dla niewielkiej części swojej orbity (gdy jest daleko od swojej gwiazdy).
Wreszcie, mikrosoczewkowanie zależy od rzadkich i przypadkowych zdarzeń - przejścia jednej gwiazdy dokładnie przed drugą, jak widać z Ziemi - co sprawia, że wykrywanie jest rzadkie i nieprzewidywalne.
Przykłady sondaży mikrosoczewkowych grawitacyjnych:
Ankiety oparte na metodzie mikrosoczewkowania obejmują eksperyment optycznego grawitacyjnego soczewkowania (OGLE) na Uniwersytecie Warszawskim. Ten międzynarodowy projekt, prowadzony przez Andrzeja Udalskiego, dyrektora Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu, wykorzystuje 1,3-metrowy teleskop „Warszawa” w Las Campanas, Chile, w celu wyszukiwania zdarzeń mikrosoczewkowania na polu 100 gwiazd wokół wybrzuszenia galaktycznego.
Istnieje również grupa Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), wspólny wysiłek badaczy z Nowej Zelandii i Japonii. Grupa ta, kierowana przez profesora Yasushi Muraki z Uniwersytetu w Nagoi, wykorzystuje Metodę Mikrosoczewkowania do prowadzenia badań ciemnej materii, planet pozasłonecznych i atmosfer gwiezdnych z półkuli południowej.
Jest też sieć sondowania anomalii anomalii (PLANET), która składa się z pięciu 1-metrowych teleskopów rozmieszczonych na południowej półkuli. We współpracy z RoboNet ten projekt jest w stanie zapewnić prawie ciągłe obserwacje zdarzeń mikrosoczewkowania spowodowanych przez planety o masach tak małych jak Ziemia.
Najbardziej wrażliwą jak dotąd ankietą jest Koreańska Sieć Mikrosoczewkowania (KMTNet), projekt zainicjowany przez Koreański Instytut Astronomii i Nauki Kosmicznej (KASI) w 2009 r. KMTNet korzysta z instrumentów w trzech południowych obserwatoriach, aby zapewnić całodobowy ciągły monitoring wybrzuszenie galaktyczne, szukając zdarzeń mikrosoczewkowania, które wskażą drogę do planet masy Ziemi krążących wokół swoich stref mieszkalnych gwiazd.
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat wykrywania egzoplanet. Oto czym są dodatkowe planety słoneczne ?, Co to jest metoda tranzytowa ?, Co to jest metoda prędkości radialnej ?, Co to jest soczewkowanie grawitacyjne? i Wszechświat Keplera: więcej planet w naszej galaktyce niż gwiazdy
Aby uzyskać więcej informacji, zajrzyj na stronę NASA poświęconą eksploracji Exoplanet, stronę Planetary Society na planetach pozasłonecznych oraz Archiwum NASA / Caltech Exoplanet.
Astronomy Obsada ma również odpowiednie odcinki na ten temat. Oto odcinek 208: Kosmiczny teleskop Spitzera, odcinek 337: Fotometria, odcinek 364: Misja CoRoT i odcinek 367: Spitzer robi egzoplanety.
Źródła:
- NASA - 5 sposobów na znalezienie planety
- Planetary Society - Microlensing
- Wikipedia - Metody wykrywania egzoplanet
