Ze zeggen dat er meer dan één manier is om een ​​interstellaire kat te villen, en in de astronomie is er meer dan één manier om buitenaardse exoplaneten te vinden die rond een verre ster draaien. Met de recente stopzetting van NASA's productieve Kepler-missie en de overvloed aan ontdekkingen, het is tijd om naar de toekomst te kijken, en naar alternatieven.

Dansen met de ster

Het Kepler-ruimtevaartuig, en zijn opvolger TESS, vertrouwt op het vinden van exoplaneten door een gelukkige toevalsuitlijning. Als de baan van een vreemde planeet ons zicht op zijn moederster kruist, dan zal de planeet af en toe onze gezichtslijn overschrijden, veroorzaakt een kleine maar meetbare zonsverduistering - een veelbetekenende dip in helderheid van de ster die de aanwezigheid van de planeet onthult.

Het is duidelijk dat de meeste zonnestelsels niet zulke gelukkige uitlijningen zullen hebben, dus deze missies besteden veel tijd aan het vruchteloos staren naar veel sterren. Bovendien, deze transitmethoden onthullen een bevooroordeelde demografie van het universum. Om de kans op een gelukkige afstemming beter te vergroten, het is het beste als de exoplaneet dicht bij zijn ster staat; als de planeet ver weg is, dan moet het echt geluk hebben om zijn baan langs onze gezichtslijn te laten vallen. Dus de soorten planeten die door een missie als Kepler worden gevonden, geven een oneerlijk portret van alle soorten planeten die er werkelijk zijn.

Het is maar goed dat er meer dan één manier is om een ​​exoplaneet te vinden.

We weten allemaal dat de zwaartekrachtketens een planeet aan zijn ster boeien. De enorme zwaartekracht van die ster houdt zijn planetaire familie in een baan om de aarde. Maar de zwaartekracht werkt twee kanten op:terwijl de planeten in hun banen rondzwerven, ze trekken heen en weer aan hun oudersterren, waardoor die sterren wiebelen.

Alle planeten doen dit tot op zekere hoogte. In het geval van de aarde is het effect bijna verwaarloosbaar, maar het grootste deel van Jupiter is in staat om onze ster over een grotere afstand dan de eigen straal van de zon te rukken. Alleen al door Jupiter alleen, onze zon bereikt een snelheid van ongeveer een dozijn meter per seconde, meer dan tien jaar nodig heeft om zijn cyclus te herhalen. Nogal een gemene prestatie voor een nederige planeet.

een verschuiving, Twee Shift

Behalve in uiterst zeldzame gevallen, we zien de sterren nooit echt heen en weer wiebelen onder de zwaartekrachtsuggesties van hun exoplaneten. Maar we kunnen het licht van die sterren zien, en bewegende objecten zullen hun licht verschuiven.

Op precies dezelfde manier waarop een sirene op en neer gaat als de ambulance langs je raast, licht kan roder of blauwer worden, afhankelijk van de beweging:een lichtbron die naar u toe beweegt, zal steeds iets blauwer lijken, en een terugtrekkend licht ziet er een klein beetje roder uit.

Dus ook al kunnen we de ster niet in beweging zien, we kunnen de kleine verandering in zijn lichtpatroon detecteren als de planeet ervoor zorgt dat hij steeds verder van ons af zwaait. Deze methode werkt het beste wanneer de planeet zich direct in onze gezichtslijn bevindt (net als bij de transitmethode), maar het kan ook een detecteerbaar signaal geven als het niet perfect is uitgelijnd. Zolang de ster een behoorlijke hoeveelheid heen en weer in onze richting heeft, het licht zal verschuiven.

Natuurlijk zijn de sterren zelf in beweging door de ruimte, een algemene lichtverschuiving veroorzaken, en solide metingen zijn moeilijk te verkrijgen omdat de stellaire oppervlakken kolken, kokende ketels - niet bepaald de beste bron om nauwkeurige metingen van bewegingen te krijgen. Maar de reguliere ritmisch, herhaalde bewegingen als gevolg van de invloed van een om de aarde draaiende planeet steken op een zeer voor de hand liggende manier uit, in de vorm van een karakteristieke curve, zelfs als we het systeem niet gedurende een volledige baan om de exoplaneet hebben waargenomen.

Ja, astronomen zijn zo goed.

Dubbelcheck de exoplaneten

Dat wil niet zeggen dat deze methode (aangeroepen door verschillende grappige technische namen zoals "radiale snelheid" en "Doppler-spectroscopie") absoluut perfect is en onmiddellijk alle wetenschappelijke geheimen van een buitenaardse wereld ontsluit. Verre van. Zoals elke andere techniek die aan de wetenschappelijke gereedschapsriem hangt, er zijn tekortkomingen en beperkingen.

Voor een, de verschuiving van licht alleen is niet genoeg om de details van de exoplanetaire baan volledig te onthullen. Zien we een relatief kleine planeet die perfect is uitgelijnd met onze gezichtslijn? Of een veel grotere planeet met een gekantelde baan? Beide gevallen zouden tot hetzelfde signaal leiden - we hebben een scheidsrechter nodig.

Met de honderden kandidaat-exoplaneten in de zak met behulp van de radiale snelheidsmethode, hoeveel van hen passeren ook voor hun ster? Specifieker, nu we ooit een planeet hebben gezien met één techniek, kunnen we het weer opvangen in een vervolg met zoiets als de TESS-missie?

Niet alleen zou een follow-up details van de planeet bevestigen (dichtheid, straal, enz.) zou het ook nieuwe aan het licht brengen. Bovendien, dit soort kruiscontroles zijn absoluut cruciaal om verborgen vooroordelen en zwakheden in de respectieve methoden aan het licht te brengen. Zijn radiale snelheids- en transitmethoden het altijd eens over de eigenschappen van de exoplaneten die ze vinden? Als niet, waarom niet? Om de methoden beter onafhankelijk te kunnen gebruiken, we moeten de resultaten zorgvuldig onderzoeken wanneer ze tegelijkertijd worden gebruikt.

Helaas kunnen we niet te veel planet-hunting crossover verwachten. Een recente studie bracht de cijfers:beginnend met honderden kandidaten getagd met de radiale snelheidsmethode, slechts een paar dozijn zouden ook het geluk moeten hebben om op doorreis te zijn. Van deze, slechts ongeveer een dozijn zullen door TESS worden gemeten tijdens zijn twee jaar durende waarnemingsrun. En daarvan, slechts ongeveer drie zullen nooit eerder vertoonde transits zijn.

Hoewel dat niet veel monsters zijn, welke kostbare gegevens we krijgen, zullen nog steeds van onschatbare waarde zijn voor toekomstige zoekopdrachten en toekomstig begrip van onze exoplanetaire buren.