Astronomi nemitīgi zondē debesis. Viņi vēlas pārņemt jaunas idejas, kas varētu aizstāt pagātnes gadu gudrību.
Tomēr noteikumam ir viens izņēmums: Zemes 2.0 meklēšana. Šeit mēs nevēlamies atrast negaidītus, bet gan gaidītos. Mēs vēlamies atrast planētu, kas ir tik līdzīga mūsu pašu, mēs to gandrīz varam saukt par mājām.
Lai gan mēs nevaram precīzi attēlot šīs planētas pietiekami detalizēti, lai redzētu, vai tā ir ūdens pasaule ar sulīgiem zaļiem augiem un civilizācijām, mēs varam izmantot netiešās metodes, lai atrastu “Zemei līdzīgu” planētu - planētu ar līdzīgu masu un rādiuss pret zemi.
Pastāv tikai viena problēma: pašreizējās eksoplanētas masas mērīšanas metodes ir ierobežotas. Līdz šim astronomi mēra radiālo ātrumu - niecīgi viļņi zvaigznes orbītā, kad to pievilina eksoplanetes gravitācijas vilkme -, lai iegūtu planētas un zvaigznes masas attiecību.
Bet, ņemot vērā to, ka lielākā daļa eksoplanetu tiek atklātas caur to tranzīta signālu - tuvās gaismā, planētai virzoties pretī tās saimnieka zvaigznei, vai nebūtu lieliski, ja mēs varētu izmērīt tās masu, izmantojot tikai šo metodi? Nu, MIT astronomi ir atraduši ceļu.
Absolvente Džūljena de Vita un MakArtūra stipendiāte Sāra Seigere ir izstrādājusi jaunu paņēmienu masas noteikšanai, izmantojot tikai eksoplanētas tranzīta signālu. Kad planēta šķērso, zvaigznes gaisma iet caur plānu planētas atmosfēras slāni, kas absorbē noteiktus zvaigznes gaismas viļņu garumus. Tiklīdz zvaigžņu gaisma sasniegs Zemi, tā tiks nospiesta ar atmosfēras kompozīcijas ķīmiskajiem pirkstu nospiedumiem.
Tā saucamais pārraides spektrs ļauj astronomiem izpētīt šo svešo pasauļu atmosfēras.
Bet šeit ir galvenais: masīvāka planēta var noturēties pie biezākas atmosfēras. Tātad teorētiski planētas masu varēja izmērīt, pamatojoties tikai uz atmosfēru vai tikai caurlaišanas spektru.
Protams, nepastāv viena pret otru korelācija, vai mēs to būtu jau sen izdomājuši. Atmosfēras lielums ir atkarīgs arī no tā temperatūras un molekulu svara. Ūdeņradis ir tik viegls, ka no atmosfēras izslīd vieglāk, nekā, teiksim, skābeklis.
Tātad de Vits strādāja pēc standarta vienādojuma, kas apraksta skalas augstumu - vertikālo attālumu, virs kura pazeminās atmosfēras spiediens. Tas, cik lielā mērā spiediens pazeminās, ir atkarīgs no planētas temperatūras, planētas gravitācijas spēka (masas pēc masas) un atmosfēras blīvuma.
Saskaņā ar pamata algebru: zinot kādus trīs no šiem parametriem, mēs varēsim atrisināt ceturto. Tāpēc planētas gravitācijas spēku vai masu var iegūt no tās atmosfēras temperatūras, spiediena profila un blīvuma - parametriem, ko var iegūt tikai pārraides spektrā.
Padarot teorētisko darbu, de Vīts un Segers kā gadījuma pētījumu izmantoja karsto Jupiter HD 189733b ar jau labi izveidotu masu. Viņu aprēķini atklāja to pašu masas mērījumu (1,15 reizes lielāks par Jupitera masu) kā to, kas iegūts, veicot radiālā ātruma mērījumus.
Šī jaunā metode spēs raksturot eksoplanetu masu, pamatojoties tikai uz to tranzīta datiem. Kamēr karstie Jupiters joprojām ir jaunās tehnikas galvenais mērķis, de Wit un Seager mērķis ir tuvākajā nākotnē aprakstīt Zemei līdzīgās planētas. Līdz ar Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa palaišanu, kas paredzēta 2018. gadā, astronomiem vajadzētu būt iespējai iegūt daudz mazāku pasauļu masu.
Raksts ir publicēts Science Magazine un tagad šeit ir pieejams lejupielādei daudz garākā formā.
