În vânătoarea planetelor extra-solare, astronomi și entuziaști pot fi iertați pentru a fi puțin optimisti. În cursul descoperirii a mii de planete stâncoase, uriași cu gaze și alte corpuri cerești, este prea mult să sperăm că vom putea găsi într-o zi un analog Pământ autentic? Nu doar o planetă „asemănătoare Pământului” (care implică un corp stâncos de dimensiuni comparabile), ci un Pământ real 2.0?
Acesta a fost cu siguranță unul dintre obiectivele vânătorilor de exoplanete, care caută sisteme de stele din apropiere pentru planete care nu sunt doar stâncoase, dar orbitează în zona locuibilă a stelelor lor, arată semne de atmosferă și au apă pe suprafețele lor. Dar, potrivit unui nou studiu realizat de Alexey G. Butkevich - astrofizician de la Observatorul Pulkovo din Sankt Petersburg, Rusia - încercările noastre de a descoperi Pământul 2.0 ar putea fi împiedicate de Pământul însuși!
Studiul lui Butkevich, intitulat „Astrometric Exoplanet Detectability and the Orbital Motion”, a fost publicat recent în Avize lunare ale Royal Astronomical Society. În numele studiului său, Dr. Butkevich a examinat modul în care schimbările în poziția orbitală proprie a Pământului ar putea face mai dificilă efectuarea măsurătorilor mișcării unei stele în jurul barycentrului sistemului.
Această metodă de detecție a exoplanetelor, unde mișcarea unei stele în jurul centrului de masă al sistemului stelar (baricentrul), este cunoscută sub numele de Metoda Astrometică. În esență, astronomii încearcă să stabilească dacă prezența câmpurilor gravitaționale în jurul unei stele (adică planetele) determină steaua să se frunzeze înainte și înapoi. Acest lucru este cu siguranță valabil pentru Sistemul Solar, unde Soarele nostru este tras înapoi și în jurul unui centru comun prin atragerea tuturor planetelor sale.
În trecut, această tehnică a fost folosită pentru identificarea stelelor binare cu un grad ridicat de precizie. În ultimele decenii, a fost considerată o metodă viabilă de vânătoare exoplanetă. Aceasta nu este o sarcină ușoară, deoarece vobile sunt destul de dificil de detectat la distanțele implicate. Și până de curând, nivelul de precizie necesar pentru a detecta aceste schimburi a fost chiar la marginea sensibilității instrumentului.
Aceasta se schimbă rapid, datorită instrumentelor îmbunătățite care permit o precizie până la micro-secunde. Un bun exemplu în acest sens este nava spațială Gaia a ESA, care a fost dislocată în 2013 pentru a cataloga și măsura mișcările relative de miliarde de stele din galaxia noastră. Având în vedere că poate efectua măsurători la 10 micro-secunde, se crede că această misiune ar putea efectua măsurători astrometrice de dragul de a găsi exoplanete.
Dar după cum a explicat Butkevich, există și alte probleme atunci când vine vorba de această metodă. „Modelul astrometric standard se bazează pe presupunerea că stelele se mișcă uniform în raport cu baricentrul sistemului solar”, afirmă el. Dar, după cum continuă să explice, atunci când examinăm efectele mișcării orbitale a Pământului asupra detectării astrometrice, există o corelație între orbita Pământului și poziția unei stele în raport cu barycenterul său de sistem.
În altă ordine de idei, Dr. Butkevich a examinat dacă mișcarea planetei noastre în jurul Soarelui și mișcarea Soarelui în jurul centrului său de masă ar putea avea un efect de anulare asupra măsurătorilor de paralax ale altor stele. Acest lucru ar face efectiv inutile măsurători ale mișcării unei stele, concepute pentru a vedea dacă există vreo planetă care o orbitează. Sau așa cum a afirmat Dr. Butkevich în studiul său:
„Este clar, din considerente geometrice simple, că în astfel de sisteme mișcarea orbitală a stelei gazdă, în anumite condiții, poate fi în mod observativ apropiată de efectul paralactic sau chiar indistinguibilă de la acesta. Înseamnă că mișcarea orbitală poate fi parțial sau complet absorbită de parametrii paralaxului. "
Acest lucru ar fi valabil mai ales în cazul sistemelor în care perioada orbitală a unei planete a fost de un an și care a avut o orbită care a plasat-o aproape de ecliptica Soarelui - cum ar fi propria orbită a Pământului! Deci, practic, astronomii nu ar putea detecta Pământul 2.0 folosind măsurători astrometrice, deoarece orbita proprie a Pământului și propria vobă a Soarelui ar face imposibilă detectarea.
După cum afirmă doctorul Butkevich în concluziile sale:
Prezentăm o analiză a efectelor mișcării orbitale a Pământului asupra detectabilității astrometrice a sistemelor exoplanetare. Am demonstrat că, dacă perioada unei planete este aproape de un an și planul orbital al acesteia este aproape paralel cu ecliptica, mișcarea orbitală a gazdei poate fi absorbită total sau parțial de parametrul paralax. Dacă are loc absorbția completă, planeta este nedetectabilă astrometric. "
Din fericire, vânătorii de exoplanete au o mulțime de alte metode dintre care aleg prea multe, inclusiv măsurători directe și indirecte. Și când vine vorba de localizarea planetelor în jurul stelelor vecine, două dintre cele mai eficiente implică măsurarea deplasărilor Doppler în stele (de asemenea, metoda de viteză radială) și scufundă în luminozitatea unei stele (de asemenea, metoda de tranzit).
Cu toate acestea, aceste metode suferă de propria parte a dezavantajelor și cunoașterea limitelor lor este primul pas în perfecționarea acestora. În acest sens, studiul doctorului Butkevich are ecouri de heliocentrism și relativitate, unde ni se amintește că propriul nostru punct de referință nu este fixat în spațiu și ne poate influența observațiile.
Vânătoarea de exoplanete este de asemenea de așteptat să beneficieze foarte mult de desfășurarea de instrumente de nouă generație, cum ar fi James Webb Space Telescope, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) și altele.
