Добре дошли обратно към нашата серия за методите на екзопланет-лов! Днес разглеждаме любопитния и уникален метод, известен като Gravitational Microlensing.
Ловът за извън слънчеви планети със сигурност се е загрял през последното десетилетие. Благодарение на подобренията, направени в технологията и методологията, броят на наблюдаваните екзопланети (от 1 декември 2017 г.) достигна 3 710 планети в 2780 звездни системи, като 621 система може да се похвали с множество планети. За съжаление, поради различни ограничения, които астрономите са принудени да се противопоставят, огромното мнозинство са открити с помощта на косвени методи.
Един от най-често използваните методи за индиректно откриване на екзопланети е известен като Gravitational Microlensing. По същество този метод разчита на гравитационната сила на отдалечени обекти за огъване и фокусиране на светлината, идваща от звезда. Докато една планета преминава пред звездата спрямо наблюдателя (т.е. прави транзит), светлината потапя измеримо, което след това може да се използва за определяне на присъствието на планета.
В това отношение Gravitational Microlensing е мащабирана версия на Gravitational Lensing, при която интервенционен обект (подобно на галактически клъстер) се използва за фокусиране на светлина, идваща от галактика или друг обект, разположен отвъд нея. Той също така включва ключов елемент от високоефективния метод на транзит, при който звездите се наблюдават за спадове в яркост, за да покажат наличието на екзопланета.
Описание:
В съответствие с Теорията на общата относителност на Айнщайн, гравитацията кара тъканта на космическото време да се огъва. Този ефект може да доведе до изкривяване или огъване на светлината, засегната от тежестта на обекта. Той може да действа и като леща, като кара светлината да става по-фокусирана и прави далечни предмети (като звезди) да изглеждат по-ярки за наблюдател. Този ефект се проявява само когато двете звезди са почти точно подравнени спрямо наблюдателя (т.е. едната е разположена пред другата).
Тези „събития на обектива“ са кратки, но изобилни, тъй като Земята и звездите в нашата галактика винаги се движат една спрямо друга. През изминалото десетилетие са наблюдавани над хиляда такива събития и обикновено траят няколко дни или седмици наведнъж. Всъщност този ефект е използван от сър Артър Едингтън през 1919 г., за да предостави първите емпирични доказателства за обща относителност.
Това се случва по време на слънчевото затъмнение на 29 май 1919 г., където Едингтън и научна експедиция пътуват до остров Принсипи край бреговете на Западна Африка, за да направят снимки на звездите, които сега се виждат в района около Слънцето. Снимките потвърдиха прогнозата на Айнщайн, като показаха как светлината от тези звезди се измества леко в отговор на гравитационното поле на Слънцето.
Първоначално техниката е предложена от астрономите Шуде Мао и Богдан Пачински през 1991 г. като средство за търсене на бинарни спътници към звездите. Предложението им е прецизирано от Анди Гулд и Ейбрахам Льоб през 1992 г. като метод за откриване на екзопланети. Този метод е най-ефективен при търсене на планети към центъра на галактиката, тъй като галактическата издутина осигурява голям брой фонови звезди.
Предимства:
Микролензирането е единственият известен метод, способен да открива планети на наистина големи разстояния от Земята и е в състояние да намери най-малката от екзопланетите. Докато методът на радиалната скорост е ефективен при търсене на планети до 100 светлинни години от Земята и транзитната фотометрия може да открие планети на стотици светлинни години, микролензирането може да намери планети, които са на хиляди светлинни години.
Докато повечето други методи имат пристрастие на откриване към по-малки планети, методът на микроелементиране е най-чувствителното средство за откриване на планети, които са на около 1-10 астрономически единици (AU) от звезди, подобни на Слънце. Микролензирането е и единственото доказано средство за откриване на планети с ниска маса в по-широки орбити, където както методът на транзит, така и радиалната скорост са неефективни.
Взети заедно, тези предимства правят микролентирането най-ефективният метод за намиране на подобни на Земята планети около слънцеподобни звезди. В допълнение, изследванията за микроелементиране могат да бъдат ефективно монтирани с помощта на наземни съоръжения. Подобно на Транзитната фотометрия, методът на Microlensing се възползва от факта, че може да се използва за изследване на десетки хиляди звезди едновременно.
Недостатъци:
Тъй като събитията на микроелементирането са уникални и не подлежат на повторение, всички планети, открити по този метод, няма да бъдат наблюдавани отново. Освен това тези открити планети са много далеч, което прави последващите разследвания практически невъзможни. За щастие, микросенсинг детектирането обикновено не изисква последващи проучвания, тъй като те имат много високо съотношение сигнал / шум.
Въпреки че потвърждаването не е необходимо, някои планетарни събития на микроелементиране са потвърдени. Планетарният сигнал за събитие OGLE-2005-BLG-169 беше потвърден от HST и Keck наблюдения (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). В допълнение, изследванията с микроелементи могат да дадат само груби оценки на разстоянието на планетата, оставяйки значителни граници за грешка.
Микролензирането също не е в състояние да даде точни оценки на орбиталните свойства на планетата, тъй като единствената орбитална характеристика, която може да бъде определена директно с този метод, е настоящата полуосновна ос на планетата. Като такава, планетата с ексцентрична орбита ще бъде открита само за малка част от орбитата си (когато е далеч от своята звезда).
И накрая, микролензирането зависи от редки и случайни събития - преминаването на една звезда точно пред друга, както се вижда от Земята - което прави откриванията както редки, така и непредсказуеми.
Примери за гравитационно изследване на микросензирането:
Проучванията, които разчитат на метода на микроелементиране, включват Оптичния гравитационен експеримент за гранулиране (OGLE) от Варшавския университет. Воден от Анджей Удалски, директор на Астрономическата обсерватория на университета, този международен проект използва 1,3-метровия „Варшавски” телескоп в Лас Кампанас, Чили, за да търси събития на микроленсинг в поле от 100 звезди около галактическата издутина.
Съществува и групата за наблюдения на микросензирането в астрофизиката (MOA), съвместни усилия между изследователи в Нова Зеландия и Япония. Водена от професор Ясуши Мураки от Университета Нагоя, тази група използва метода на микросензирането за провеждане на проучвания за тъмна материя, извън слънчеви планети и звездна атмосфера от южното полукълбо.
И тогава е NETwork (PLANET) за сондиране на аномалиите за сондиране, който се състои от пет еднометрови телескопи, разпределени около южното полукълбо. В сътрудничество с RoboNet, този проект е в състояние да осигури почти непрекъснати наблюдения за събития на микроелементи, причинени от планети с маси, по-ниски от земните.
Най-чувствителното проучване към днешна дата е Корейската мрежа за телесен микроскоп (KMTNet), проект, иницииран от Корейския институт за астрономия и космически науки (KASI) през 2009 г. KMTNet разчита на инструментите в три южни обсерватории, за да осигури 24-часов непрекъснат мониторинг на Галактическата издутина, търсейки събития за микролексиране, които ще насочат пътя към планетите земни маси, орбитиращи с обитаемите им звезди зони.
Тук сме писали много интересни статии за откриване на екзопланети в сп. Space. Ето какво са допълнителните слънчеви планети? Какво представлява методът на транзит ?, какво е методът на радиална скорост ?, какво е гравитационното лещиране? и Вселената на Кеплер: Повече планети в нашата Галактика, отколкото звезди
За повече информация не забравяйте да разгледате страницата на НАСА за изследване на екзопланети, страницата на планетарното общество на екстрасоларните планети и архива на екзопланетите на НАСА / Калтех.
Astronomy Cast също има подходящи епизоди по темата. Ето епизод 208: Космическият телескоп „Спицър“, епизод 337: фотометрия, епизод 364: мисията „CoRoT“ и епизод 367: „Спайцер ли екзопланети“.
Източници:
- НАСА - 5 начина за намиране на планета
- Планетарно общество - Микролензинг
- Уикипедия - методи за откриване на екзопланети
