U lovu na ekstra-solarne planete astronomima i entuzijastima može se oprostiti što su pomalo optimistični. Tijekom otkrivanja tisuća kamenitih planeta, plinskih divova i drugih nebeskih tijela, je li previše nade da bismo jednog dana mogli pronaći pravi zemaljski analog? Ne samo planeta slična Zemlji (koja podrazumijeva stjenovito tijelo slične veličine), već stvarna Zemlja 2.0?
To je sigurno bio jedan od ciljeva lovaca na egzoplanete, koji pretražuju obližnje zvijezdene sustave za planete koji nisu samo stjenoviti, već se vrte u orbiti unutar naseljene zone zvijezda, pokazuju znakove atmosfere i vode na svojim površinama. Ali prema novoj studiji Alekseja G. Butkeviča - astrofizičara iz opservatorija Pulkovo u Sankt Peterburgu, Rusija - naši pokušaji da otkrijemo Zemlju 2.0 mogla bi sama ometati!
Butkevićeva studija, naslovljena "Astrometrijska otkrivanje egzoplaneta i orbitalno gibanje Zemlje", nedavno je objavljena u Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva, Za vrijeme svoje studije, dr. Butkevich je ispitao kako promjene u zemljinoj orbitalnoj poziciji mogu otežati provođenje mjerenja kretanja zvijezde oko baricentra sustava.
Ova metoda detekcije egzoplaneta, kod koje je gibanje zvijezde oko središta mase zvjezdanog sustava (barcenter), poznata kao Astrometic metoda. U osnovi, astronomi pokušavaju utvrditi da li prisutnost gravitacijskih polja oko zvijezde (tj. Planeta) uzrokuje da se zvijezda njiše naprijed i nazad. To se sigurno odnosi na Sunčev sustav, gdje se naše Sunce povlači naprijed-nazad oko zajedničkog središta povlačenjem svih svojih planeta.
U prošlosti se ova tehnika koristila za prepoznavanje binarnih zvijezda s visokim stupnjem preciznosti. Posljednjih desetljeća smatra se održivom metodom lova na egzoplanete. To nije lak zadatak, jer je wobbles prilično teško otkriti na uključenim udaljenostima. Donedavno je razina preciznosti potrebna za otkrivanje ovih pomaka bila na samom rubu osjetljivosti instrumenta.
To se brzo mijenja, zahvaljujući poboljšanim instrumentima koji omogućuju točnost do mikrokontrole. Dobar primjer za to je svemirska letjelica Gaia ESA-e, koja je raspoređena 2013. godine radi katalogiziranja i mjerenja relativnih kretanja milijardi zvijezda u našoj galaksiji. S obzirom da može provoditi mjerenja u 10 mikrokarsekundi, vjeruje se da bi ova misija mogla provesti astrometrijska mjerenja radi pronalaska egzoplaneta.
No, kako je objasnio Butkevich, postoje i drugi problemi kada je u pitanju ova metoda. "Standardni astrometrijski model zasnovan je na pretpostavci da se zvijezde kreću jednoliko u odnosu na barcentre sunčevog sustava", izjavio je. No, kako dalje objašnjava, kad se ispituje utjecaj Zemljine orbitalne gibanja na astrometrijsko otkrivanje, postoji povezanost između Zemljine orbite i položaja zvijezde u odnosu na njen baricentar sustava.
Drugim riječima, dr. Butkevič je ispitao može li kretanje našeg planeta oko Sunca i ne kretanje Sunca oko njegovog središta mase imati poništavajući učinak na mjerenje paralaksa drugih zvijezda. Ovo bi učinkovito učinilo bilo kakva mjerenja kretanja neke zvijezde, dizajnirana da se vidi ima li planeta koji kruže oko nje, zapravo beskorisnim. Ili kao što je dr. Butkevič izjavio u svojoj studiji:
„Iz jednostavnih je geometrijskih razmatranja jasno da u takvim sustavima orbitalno kretanje zvijezde domaćina, pod određenim uvjetima, može biti promatračko blizu paralaktičkog efekta ili ga čak razlikovati. To znači da orbitalno gibanje može djelomično ili u potpunosti apsorbirati parametre paralakse. "
To bi se posebno odnosilo na sustave u kojima je orbitalno razdoblje planete bilo godinu dana, i koji je imao orbitu koja ga je smjestila blizu ekliptike Sunca - tj. Poput Zemljine Zemljine orbite! U osnovi, astronomi ne bi mogli otkriti Zemlju 2.0 pomoću astrometrijskih mjerenja, jer bi Zemljina orbita i Sunčevo zamatanje učinili otkrivanje blizu nemogućim.
Kao što dr. Butkevič navodi u svojim zaključcima:
„Predstavljamo analizu utjecaja gibanja Zemljine orbite na astrometrijsku otkrivnost egzoplanetarnih sustava. Pokazali smo da, ako je razdoblje planete blizu jedne godine, a njegova orbitalna ravnina gotovo paralelna s ekliptikom, orbitalno kretanje domaćina može u potpunosti ili djelomično apsorbirati parametar paralakse. Ako se dogodi potpuna apsorpcija, planet je astrometrijski nepropoznatljiv. "
Srećom, lovci na egzoplanete imaju mnoštvo drugih metoda koje se mogu odabrati, uključujući izravna i neizravna mjerenja. A kad je u pitanju uočavanje planeta oko susjednih zvijezda, dvije najučinkovitije uključuju mjerenje Doplerovih pomaka u zvijezdama (aka. Metoda radijalne brzine) i zaranjanja u svjetlost zvijezde (aka metoda tranzita).
Ipak, ove metode trpe zbog vlastitog udjela nedostataka, a poznavanje njihovih ograničenja prvi je korak u njihovu pročišćavanju. U tom pogledu, studija dr. Butkevića odjekuje heliocentrizmom i relativnošću, gdje nas podsjeća da naša vlastita referentna točka nije fiksirana u prostoru i može utjecati na naša zapažanja.
Očekuje se kako će lov na egzoplanete uvelike profitirati od korištenja instrumenata nove generacije poput James Webb svemirskog teleskopa, tranzitnog anketa egzoplaneta (TESS) i drugih.
