ČO JE TO GRAVITAČNá METóDA MIKROČOČIEK?

Send

Vitajte späť v našej sérii metód lovu exoplanet! Dnes sa pozeráme na kurióznu a jedinečnú metódu známu ako Gravitational Microlensing.

Hľadanie extra solárnych planét sa v poslednom desaťročí určite zohrialo. Vďaka vylepšeniam v technológii a metodike dosiahol počet pozorovaných exoplanet (k 1. decembru 2017) 3 710 planét v 2 780 hviezdnych systémoch, pričom 621 systémov sa mohlo pochváliť viacerými planétami. Bohužiaľ, kvôli rôznym obmedzeniam, ktoré sú astronómovia nútení zápasiť, bola veľká väčšina objavená pomocou nepriamych metód.

Jedna z najbežnejšie používaných metód na nepriamu detekciu exoplanet je známa ako gravitačné microlensing. Táto metóda sa v podstate spolieha na gravitačnú silu vzdialených objektov na ohýbanie a zaostrovanie svetla vychádzajúceho z hviezdy. Keď planéta prechádza pred hviezdou relatívne k pozorovateľovi (t. J. Vytvára tranzit), svetlo merateľne poklesne, čo sa potom môže použiť na určenie prítomnosti planéty.

V tomto ohľade je gravitačné mikrolenzovanie zmenšenou verziou gravitačného šošovky, kde sa intervenujúci objekt (ako sú zoskupenie galaxií) používa na zaostrenie svetla vychádzajúceho z galaxie alebo iného objektu umiestneného za ňou. Zahŕňa tiež kľúčový prvok vysokoúčinnej tranzitnej metódy, pri ktorej sú hviezdy monitorované z hľadiska jasu, aby naznačovali prítomnosť exoplanety.

Popis:

V súlade s Einsteinovou teóriou všeobecnej relativity spôsobuje gravitácia ohýbanie štruktúry časopriestoru. Tento efekt môže spôsobiť deformáciu alebo ohnutie svetla ovplyvneného gravitáciou objektu. Môže tiež pôsobiť ako šošovka, čo spôsobuje, že svetlo je viac zaostrené a spôsobí, že vzdialené objekty (napríklad hviezdy) budú pozorovateľovi jasnejšie. Tento efekt nastane iba vtedy, keď sú dve hviezdy takmer presne zarovnané vzhľadom k pozorovateľovi (t. J. Jedna je umiestnená pred druhou).

Tieto „šošovkové udalosti“ sú krátke, ale hojné, pretože Zem a hviezdy v našej galaxii sa stále pohybujú navzájom k sebe. V poslednom desaťročí bolo pozorovaných viac ako tisíc takýchto udalostí a zvyčajne trvala niekoľko dní alebo týždňov súčasne. V skutočnosti tento účinok použil Sir Arthur Eddington v roku 1919 ako prvý empirický dôkaz pre všeobecnú relativitu.

Stalo sa to počas zatmenia Slnka 29. mája 1919, keď Eddington a vedecká expedícia odcestovali na ostrov Principe pri pobreží západnej Afriky, aby vyfotografovali hviezdy, ktoré boli teraz viditeľné v oblasti okolo Slnka. Fotografie potvrdili Einsteinovu predpoveď tým, že ukazujú, ako sa svetlo z týchto hviezd mierne posunulo v reakcii na gravitačné pole Slnka.

Túto techniku pôvodne navrhli astronómovia Shude Mao a Bohdan Paczynski v roku 1991 ako prostriedok na hľadanie binárnych spoločníkov k hviezdam. V roku 1992 ich návrh zdokonalili Andy Gould a Abraham Loeb ako metóda zisťovania exoplanet. Táto metóda je najúčinnejšia pri hľadaní planét smerom do stredu galaxie, pretože galaktická vydutina poskytuje veľké množstvo hviezd v pozadí.

Výhody:

Mikročočky sú jedinou známou metódou schopnou objavovať planéty v skutočne veľkých vzdialenostiach od Zeme a dokážu nájsť najmenšie exoplanety. Zatiaľ čo metóda radiálnej rýchlosti je účinná pri hľadaní planét do 100 svetelných rokov od Zeme a tranzitná fotometria dokáže detegovať planéty vzdialené stovky svetelných rokov, mikročočky môžu nájsť planéty vzdialené tisíce svetelných rokov.

Zatiaľ čo väčšina ostatných metód má detekčné sklon k menším planétam, metóda mikročočiek je najcitlivejším prostriedkom na detekciu planét, ktoré sú vzdialené približne 1 - 10 astronomických jednotiek (AU) od hviezd podobajúcich sa Slnku. Mikročočky sú tiež jediným osvedčeným prostriedkom na detekciu planét s nízkou hmotnosťou na širších obežných dráhach, kde nie sú účinné tak tranzitná metóda, ako aj radiálna rýchlosť.

Tieto výhody spolu robia z mikročočiek najúčinnejšiu metódu na nájdenie planét podobných Zemi okolo hviezd podobných Slnku. Okrem toho sa môžu mikropodnikové prieskumy efektívne realizovať pomocou pozemných zariadení. Rovnako ako tranzitná fotometria, aj metóda microlensing ťaží zo skutočnosti, že sa môže použiť na zisťovanie desiatok tisíc hviezd súčasne.

Nevýhody:

Pretože udalosti microlensing sú jedinečné a nemusia sa opakovať, žiadne planéty zistené pomocou tejto metódy už nebudú znova pozorovateľné. Zistené planéty sú navyše veľmi vzdialené, čo prakticky znemožňuje následné vyšetrenia. Našťastie detekcie mikročočiek všeobecne nevyžadujú následné prieskumy, pretože majú veľmi vysoký pomer signálu k šumu.

Aj keď potvrdenie nie je potrebné, potvrdili sa niektoré udalosti týkajúce sa planétového mikropočítača. Planetárny signál pre udalosť OGLE-2005-BLG-169 bol potvrdený pozorovaniami HST a Keck (Bennett a kol. 2015; Batista a kol. 2015). Prieskumy v oblasti mikropočítačov môžu navyše viesť iba k hrubým odhadom vzdialenosti planéty, pričom zanechávajú značné rezervy na chyby.

Mikročočky tiež nedokážu získať presné odhady orbitálnych vlastností planéty, pretože jedinou orbitálnou charakteristikou, ktorú je možné priamo určiť touto metódou, je súčasná polosamotná os planéty. Preto bude planéta s excentrickou obežnou dráhou zistiteľná iba pre malú časť svojej obežnej dráhy (ak je ďaleko od svojej hviezdy).

Nakoniec, mikročočky závisia od zriedkavých a náhodných udalostí - priechodu jednej hviezdy presne pred druhou, pri pohľade zo Zeme - čo spôsobuje, že detekcie sú zriedkavé a nepredvídateľné.

Príklady gravitačných prieskumov mikročočiek:

Prieskumy, ktoré sa spoliehajú na metódu mikrolenzúry, zahŕňajú experiment optického gravitačného šošovky (OGLE) na varšavskej univerzite. Tento medzinárodný projekt, vedený Astronomickým observatóriom univerzity, Andrzejom Udalským, využíva 1,3 milióna „varšavský“ ďalekohľad v Las Campanas v Čile na vyhľadávanie udalostí mikročočiek v poli 100 hviezd okolo galaktickej hrče.

Existuje tiež skupina pozorovaní mikrolenzúry v astrofyzike (MOA), ktorá je spoločným úsilím výskumných pracovníkov na Novom Zélande a Japonsku. Táto skupina, ktorú vedie profesorka Yasushi Muraki z Nagojskej univerzity, používa na uskutočňovanie prieskumov temnej hmoty, extra solárnych planét a hviezdnych atmosfér z južnej pologule metódu Microlensing.

A potom je tu NETwork sondážnych objektívov (PLANET), ktorý pozostáva z piatich 1-metrových ďalekohľadov rozmiestnených po južnej pologuli. V spolupráci s RoboNet je tento projekt schopný poskytnúť takmer nepretržité pozorovania udalostí mikročočiek spôsobených planétami s hmotnosťou takou nízkou ako Zem.

Najcitlivejším prieskumom je kórejská mikrolenzingová ďalekohľadová sieť (KMTNet), projekt iniciovaný Kórejským ústavom astronómie a vesmíru (KASI) v roku 2009. KMTNet sa spolieha na nástroje v troch južných observatóriách na zabezpečenie nepretržitého 24-hodinového monitorovania Galaktické hrče, ktoré hľadajú udalosti mikročočiek, ktoré nasmerujú cestu k planétam zemskej hmoty obiehajúcim zónami obývateľnými ich hviezdami.

Napísali sme veľa zaujímavých článkov o detekcii exoplanet tu v časopise Space Magazine. Tu je Čo sú to extra slnečné planéty? Čo je to tranzitná metóda? Čo je to metóda radiálnej rýchlosti? Čo je gravitačné šošovka? a Keplerov vesmír: viac planét v našej galaxii ako hviezdy

Viac informácií nájdete na stránke NASA venovanej prieskumu Exoplanetov, na stránke Planetárnej spoločnosti na Mimozemských planétach a archívu Exoplanet NASA / Caltech.

Astronomy Cast má tiež na túto tému relevantné epizódy. Tu je epizóda 208: vesmírny teleskop Spitzer, epizóda 337: fotometria, epizóda 364: misia CoRoT a epizóda 367: Spitzer does Exoplanets.

zdroj: