שתי עיניים לצוד המוני פלנטה

כיצד נוכל למדוד את המוני כוכבי הלכת הצפים חופשי המסתובבים בגלקסיה שלנו? מחקר חדש מזהה גישה אחת המשלבת את העוצמה של שתי משימות הקרובות.

האמן מתרשם ממחלקת-ענק של גז שהופלט ממערכת הכוכבים שלו וכעת אין לו מארח. [NASA / Caltech] NASA / Caltech

מציאת כוכבי לכת בלתי נראים

רוב כוכבי הלכה weve מצא עד כה הסתמך על מדידות של כוכבי המארח שלהם, בין אם באמצעות מטבלים הכוכבים המארחים להדליק כמו כדור הארץ עוברת מול (לתגליות מעבר), או באמצעות נפנוף של קווים המארח הספקטרום של כוכב הנגרם על ידי משיכת הכבידה של כוכב הלכת (זיהוי מהירות רדיאלית). אבל לכוכבי לכת צפים בחופשיות אין מארחים ולכן הם למעשה בלתי נראים, מכיוון שהם לא מפטירים הרבה אור משלהם. כדי למצוא סורגים אלה, אנו מסתמכים על שיטה אחרת: מיקרולנסציה של הכבידה.

תרשים של איך מתגלים כוכבי לכת באמצעות מיקרולנסציה של הכבידה. במקרה זה, הכוכב נמצא במסלול סביב כוכב עדשות חזית, אך אותה תרשים יכולה לחול גם על כוכב לכת שצף חופשי הפועל לבדו כעדשה. לחץ להגדלה.
נאס"א

במיקרוגלנסציה, המסה של כוכב לכת מקדימה חולפת או חופפה או קשורה לכוכב מארח יכולה לפעול כעדשה, תוך מיקוד קצר-כובד של האור בכוכב רקע מאחוריה. כתוצאה מכך כוכב הרקע מתבהר באופן זמני (בטווחי זמן של אולי שניות עד שנים) בתצפיות שלנו. למרות שאף פעם לא אנו רואים ישירות את כוכב הלכת הקדמי, אנו יכולים להסיק את נוכחותו מהקפיצית בכוכב הרקע בהירותו.

המוני פראלקס

כשלעצמו, תצפית מיקרולנסית בדרך כלל לא יכולה לספר לנו על המסה של כוכב לכת שצף חופשי; הסיבה לכך היא שזמן הזמנים של אירוע מתבהר תלוי הן במסת העדשה והן בתנועה הנכונה יחסית בין מקור הרקע לכוכב העדשה המקדימה.

אבל אם היינו יכולים לצפות במקביל באירוע מיקרולנס משני מוקדים שונים, מופרדים על ידי מרחק מספיק גדול? ואז הפרלקס יאפשר לנו לשבור את הניוון הזה: ההבדלים בבהירות השיא והתזמון שלו בשני המיקומים יאפשרו לנו לחשב הן את מהירות העדשה ביחס למקור והן למסת כדור הארץ.

נקודות Vantage בחלל

היכן אנו מוצאים שתי עיניים רגישות הממוקמות רחוקות זו מזו בכדי לגרום לעבוד זה? בחלל, כמובן!

איור של הטלסקופ WFIRST של נאס"א.
נאס"א

טלסקופ סקר אינפרא אדום שדה רחב של נאס"א (WFIRST) מיועד לשיגור באמצע שנות העשרים ואחת ממטרות המשימה העיקריות שלו היא לבצע הדמיה רחבה של שדה שעשויה לאפשר איתור של מאות כוכבי לכת צפים בחופשיות - ורבים נוספים נוספים כוכבי לכת קשורים - באמצעות מיקרולנסציה.

באשר לעין השנייה, המדענים אטיין באצ'לט (מצפה הכוכבים של לאס קומברס) ומת'יו פני (אוניברסיטת אוהיו) מציעים כי המשימה הקרובה של Euclid הקרובה של ESA היא בדיוק מה שאנחנו צריכים. לאוקליד, שיושק בשנת 2022, יהיו יכולות הדמיה רחבות-שדה דומה ל- WFIRST, והיא תוכל לבצע מדידות פרלקס משלימות מיקרולנס משלימות כל עוד שני הלוויינים נמצאים במרחק של 100, 000 ק"מ או יותר זה מזה.

שימוש בפערים

המחשה של האמן למשימת סוכנות החלל האירופית.
ESA / C. Carreau

אף שמטרת המדע העיקרית של אוקליד היא ללמוד אנרגיה אפלה וחומר אפל, Bachelet and Penny מדגימים כי השקעה צנועה של זמן התבוננות באוקליד - כ -60 יום במהלך המשימה הראשונית שלה, ועוד 60 יום במהלך המשימה המורחבת שלה - במהלך פערים בתזמון יהיה מספיק להשיג את ההמונים עבור 20 כוכבי לכת צפים חופשיים וכוכבי לכת רבים יותר קשורים.

אז למה אנחנו מחכים? בואו ונלמד יותר על כוכבי הלכת הסוררים שמתגנבים דרך הגלקסיה שלנו!

ציטוט
"WFIRST ו- EUCLID: הפעלת מדידת פראלקס מיקרולנס מהחלל", אטיין בכלט ומתיו פני 2019 ApJL 880 L32. doi: 10.3847 / 2041-8213 / ab2da5


פוסט זה הופיע במקור ב- AAS Nova, בו מופיעים עיקרי מחקרים מתוך כתבי העת של החברה האסטרונומית האמריקאית.