Laipni lūdzam atpakaļ mūsu sērijā par Exoplanet medību metodēm! Šodien mēs aplūkojam ziņkārīgo un unikālo metodi, kas pazīstama kā Gravitational Microlensing.
Neapšaubāmi, ka ārpus saules planētām meklētās medības ir uzkarsušas pēdējo desmit gadu laikā. Pateicoties uzlabojumiem tehnoloģijā un metodoloģijā, novēroto eksoplanētu skaits (no 2017. gada 1. decembra) ir sasniedzis 3710 planētas 2780 zvaigžņu sistēmās, un 621 sistēma var lepoties ar vairākām planētām. Diemžēl dažādu ierobežojumu dēļ astronomi ir spiesti stāties pretī, lielākais vairums ir atklāti, izmantojot netiešas metodes.
Viena no biežāk izmantotajām metodēm eksoplanētu netiešai noteikšanai ir pazīstama kā Gravitational Microlensing. Būtībā šī metode ir atkarīga no tālu objektu gravitācijas spēka, lai saliektu un fokusētu gaismu, kas nāk no zvaigznes. Kad planēta iet pretī zvaigznei attiecībā pret novērotāju (t.i., veic tranzītu), gaisma izmērāmi iemērc, ko pēc tam var izmantot, lai noteiktu planētas klātbūtni.
Šajā ziņā Gravitational Microlensing ir samazināta Gravitational Lensing versija, kurā iejaukšanās objekts (piemēram, galaktiku klasteris) tiek izmantots, lai fokusētu gaismu, kas nāk no galaktikas vai cita objekta, kas atrodas aiz tā. Tajā ir iekļauts arī ļoti efektīvās tranzīta metodes galvenais elements, kad zvaigznēm tiek novērots spilgtuma kritums, lai norādītu uz eksoplanetes klātbūtni.
Apraksts:
Saskaņā ar Einšteina vispārējās relativitātes teoriju gravitācija liek kosmosa laika audumam saliekties. Šis efekts var izraisīt objekta smaguma ietekmēto gaismas izkropļošanos vai saliekšanos. Tas var darboties arī kā objektīvs, liekot gaismai kļūt fokusētākai un padarot attālākus objektus (piemēram, zvaigznes) novērotājam gaišākus. Šis efekts rodas tikai tad, ja divas zvaigznes ir gandrīz precīzi izlīdzinātas attiecībā pret novērotāju (t.i., viena ir novietota otra priekšā).
Šie “objektīva notikumi” ir īsi, bet bagātīgi, jo Zeme un zvaigznes mūsu galaktikā vienmēr pārvietojas viena pret otru. Pēdējā desmitgadē ir novēroti vairāk nekā tūkstotis šādu notikumu, un tie parasti ilga dažas dienas vai nedēļas vienlaikus. Faktiski šo efektu sers Artūrs Eddingtons izmantoja 1919. gadā, lai sniegtu pirmos vispārējās relativitātes empīriskos pierādījumus.
Tas notika 1919. gada 29. maija Saules aptumsuma laikā, kad Eddingtons un zinātniskā ekspedīcija devās uz Principe salu pie Rietumāfrikas krastiem, lai fotografētu zvaigznes, kuras tagad bija redzamas reģionā ap Sauli. Attēli apstiprināja Einšteina pareģojumu, parādot, kā gaisma no šīm zvaigznēm tika nedaudz izkustināta, reaģējot uz Saules gravitācijas lauku.
Sākotnēji šo paņēmienu 1991. gadā ierosināja astronomi Šude Mao un Bohdans Paczynskis kā līdzekli zvaigznīšu bināro pavadoņu meklēšanai. Viņu priekšlikumu 1992. gadā precizēja Andijs Goulds un Abrahams Loebs kā eksoplanetu noteikšanas metodi. Šī metode ir visefektīvākā, meklējot planētas galaktikas centra virzienā, jo galaktikas izspiesšanās nodrošina lielu skaitu fona zvaigžņu.
Priekšrocības:
Mikrolenēšana ir vienīgā zināmā metode, kas spēj atklāt planētas patiesi lielos attālumos no Zemes un spēj atrast mazāko no eksoplanetām. Tā kā radiālā ātruma metode ir efektīva, meklējot planētas līdz 100 gaismas gadiem no Zemes, un tranzīta fotometrija var atklāt planētas simtiem gaismas gadu attālumā, mikrolente var atrast planētas, kas atrodas tūkstošiem gaismas gadu attālumā.
Kaut arī lielākajai daļai citu metožu ir atklāšanas novirzes uz mazākām planētām, mikroliešanas metode ir visjutīgākais veids, kā noteikt planētas, kas atrodas apmēram 1-10 astronomisko vienību (AU) attālumā no Saulei līdzīgām zvaigznēm. Mikrolenēšana ir arī vienīgais pārbaudītais līdzeklis, kā mazas masas planētas atklāt plašākās orbītās, kur gan tranzīta metode, gan radiālais ātrums nav efektīvi.
Kopumā šie ieguvumi padara mikrolīdzināšanu par visefektīvāko metodi Zemei līdzīgu planētu atrašanai ap Saulei līdzīgām zvaigznēm. Turklāt mikrolenču apsekojumus var efektīvi uzstādīt, izmantojot uz zemes bāzētas iespējas. Tāpat kā tranzīta fotometrija, arī mikrolensinga metodei ir priekšrocība, ka to var izmantot, lai vienlaikus apsekotu desmitiem tūkstošu zvaigžņu.
Trūkumi:
Tā kā mikroliešanas notikumi ir unikāli un nav pakļauti atkārtošanai, planētas, kas noteiktas, izmantojot šo metodi, vairs nebūs novērojamas. Turklāt tām planētām, kuras tiek atklātas, parasti ir tālu, kas padara turpmāko izmeklēšanu praktiski neiespējamu. Par laimi mikroelementu detektēšanai parasti nav vajadzīgi pēcpārbaudes, jo tām ir ļoti augsta signāla un trokšņa attiecība.
Kaut arī apstiprināšana nav nepieciešama, ir apstiprināti daži planētas mikroliešanas notikumi. Planētas signālu notikumam OGLE-2005-BLG-169 apstiprināja HST un Keka novērojumi (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). Turklāt mikrolīdzināšanas apsekojumi var sniegt tikai aptuvenus planētas attāluma aprēķinus, atstājot ievērojamas kļūdas kļūdas.
Mikrolensings arī nespēj iegūt precīzus planētas orbitālo īpašību aprēķinus, jo vienīgais orbītas raksturojums, ko var tieši noteikt ar šo metodi, ir planētas pašreizējā puslielā ass. Kā planētas planētas ekscentriskā orbīta būs nosakāma tikai niecīgai tās orbītas daļai (kad tā atrodas tālu no savas zvaigznes).
Visbeidzot, mikrolente ir atkarīga no retiem un nejaušiem notikumiem - vienas zvaigznes pārvietošanās precīzi otras priekšā, kā redzams no Zemes -, kas padara atklāšanu gan retu, gan neparedzamu.
Gravitācijas mikrolensēšanas apsekojumu piemēri:
Aptaujas, kuru pamatā ir mikrolensinga metode, ietver Varšavas universitātes optisko gravitācijas objektīva eksperimentu (OGLE). Universitātes Astronomijas observatorijas direktora Andrzej Udalski vadībā šis starptautiskais projekts izmanto 1,3 metru “Varšavas” teleskopu Las Campanas, Čīlē, lai meklētu mikroliešanas notikumus 100 zvaigžņu laukā ap galaktikas spuldzi.
Ir arī grupa Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), kas ir Jaunzēlandes un Japānas pētnieku kopīgs darbs. Nagojas universitātes profesora Jasuši Muraki vadībā šī grupa izmanto Mikrolensinga metodi, lai veiktu dienvidu puslodes tumšās vielas, ārpussaules planētu un zvaigžņu atmosfēras apsekojumus.
Un tur ir zondes zondes anomāliju tīkls (PLANET), kas sastāv no pieciem viena metra teleskopiem, kas izvietoti pa dienvidu puslodi. Sadarbībā ar RoboNet šis projekts spēj nodrošināt gandrīz nepārtrauktus novērojumus mikroliešanas notikumiem, ko izraisa planētas ar tik zemu masu kā Zeme.
Visjutīgākais līdz šim veiktais pētījums ir Korejas mikrolensinga teleskopa tīkls (KMTNet), projektu, kuru 2009. gadā uzsāka Korejas Astronomijas un kosmosa zinātnes institūts (KASI). KMTNet paļaujas uz trim dienvidu observatorijām paredzētajiem instrumentiem, lai nodrošinātu nepārtrauktu 24 stundu nepārtrauktu uzraudzību. galaktikas izspiesties, meklējot mikrolenču notikumus, kas norādīs ceļu uz zemes masu planētām, kas riņķo ap to zvaigznēm apdzīvojamām zonām.
Mēs esam uzrakstījuši daudz interesantu rakstu par eksoplanētu noteikšanu šeit Space Magazine. Šeit ir Kas ir papildu saules planētas ?, Kas ir tranzīta metode? Kas ir radiālā ātruma metode ?, Kas ir gravitācijas objektīvs? un Keplera Universe: vairāk planētu mūsu galaktikā nekā zvaigžņu
Lai iegūtu papildinformāciju, noteikti apskatiet NASA lapu Exoplanet Exploration, Planetary Society lapu Extrasolar Planets un NASA / Caltech Exoplanet Archive.
Astronomijas skatei ir arī atbilstošas epizodes par šo tēmu. Lūk, 208. epizode: Spicera kosmiskais teleskops, 337. epizode: fotometrija, 364. epizode: CoRoT misija un 367. epizode: Spicers veic eksoplanetes.
Avoti:
- NASA - 5 veidi, kā atrast planētu
- Planētu biedrība - mikrolente
- Wikipedia - eksoplanetu noteikšanas metodes
