Bine ați venit în seria noastră despre metodele Exoplanet-Hunting! Astăzi, ne uităm la metoda curioasă și unică cunoscută sub numele de Gravitational Microlensing.
Vânătoarea planetelor extra-solare sigur s-a încălzit în ultimul deceniu. Datorită îmbunătățirilor aduse tehnologiei și metodologiei, numărul exoplanetelor observate (începând cu 1 decembrie 2017) a ajuns la 3.710 planete în sisteme de 2.780 stele, 621 sistem având mai multe planete. Din păcate, din cauza diferitelor limite, astronomi sunt obligați să lupte, marea majoritate au fost descoperite folosind metode indirecte.
Una dintre metodele utilizate mai frecvent pentru detectarea indirectă a exoplanetelor este cunoscută sub denumirea de Microlensing gravitațional. În esență, această metodă se bazează pe forța gravitațională a obiectelor îndepărtate pentru a îndoi și a concentra lumina care vine de la o stea. Pe măsură ce o planetă trece prin fața stelei în raport cu observatorul (adică face un tranzit), lumina se scufunde măsurabil, care poate fi apoi utilizată pentru a determina prezența unei planete.
În această privință, Gravitational Microlensing este o versiune redusă a Gravitational Lensing, unde un obiect intervenient (ca un cluster de galaxie) este folosit pentru a focaliza lumina provenită dintr-o galaxie sau alt obiect situat dincolo de ea. De asemenea, încorporează un element cheie al metodei de tranzit extrem de eficient, în care stelele sunt monitorizate pentru scufundări în luminozitate pentru a indica prezența unui exoplanet.
Descriere:
În conformitate cu Teoria relativității generale a lui Einstein, gravitația determină îndoirea țesăturii spațiu-timpului. Acest efect poate determina distorsionarea sau îndoirea luminii afectate de gravitatea unui obiect. De asemenea, poate acționa ca o lentilă, făcând lumina să devină mai concentrată și făcând ca obiectele îndepărtate (precum stelele) să pară mai strălucitoare pentru un observator. Acest efect are loc numai atunci când cele două stele sunt aliniate aproape exact în raport cu observatorul (adică una poziționată în fața celeilalte).
Aceste „evenimente de lentilare” sunt scurte, dar abundente, întrucât Pământul și stelele din galaxia noastră se mișcă întotdeauna unele față de altele. În ultimul deceniu, au fost observate peste o mie de astfel de evenimente și, de obicei, au durat câteva zile sau săptămâni la un moment dat. De fapt, acest efect a fost folosit de Sir Arthur Eddington în 1919 pentru a furniza primele dovezi empirice pentru Relativitatea generală.
Aceasta a avut loc în timpul eclipsei solare din 29 mai 1919, unde Eddington și o expediție științifică au călătorit pe insula Principe în largul coastei Africii de Vest pentru a face poze cu stelele care acum erau vizibile în regiunea din jurul Soarelui. Imaginile au confirmat predicția lui Einstein arătând cum lumina din aceste stele a fost ușor schimbată ca răspuns la câmpul gravitațional al Soarelui.
Tehnica a fost inițial propusă de astronomii Shude Mao și Bohdan Paczynski în 1991 ca un mijloc de a căuta tovarăși binare la stele. Propunerea lor a fost perfecționată de Andy Gould și Abraham Loeb în 1992, ca metodă de detectare a exoplanetelor. Această metodă este cea mai eficientă atunci când căutați planete spre centrul galaxiei, întrucât bombajul galactic oferă un număr mare de stele de fundal.
Avantaje:
Microlensing este singura metodă cunoscută, capabilă să descopere planetele la distanțe cu adevărat mari de Pământ și este capabilă să găsească cea mai mică dintre exoplanete. În timp ce metoda de viteză radială este eficientă atunci când căutați planete de până la 100 de ani lumină de la Pământ și fotometria în tranzit pot detecta planetele la sute de ani-lumină distanță, microlensingul poate găsi planete aflate la mii de ani-lumină distanță.
În timp ce majoritatea celorlalte metode au o tendință de detectare față de planetele mai mici, metoda de microlensare este cel mai sensibil mijloc de detectare a planetelor care se află în jur de 1-10 unități astronomice (AU) departe de stelele asemănătoare Soarelui. Microlensing este, de asemenea, singurul mijloc dovedit de detectare a planetelor cu masă mică pe orbitele mai largi, în care atât metoda de tranzit, cât și viteza radială sunt ineficiente.
Luate împreună, aceste beneficii fac din microlensing cea mai eficientă metodă pentru găsirea planetelor asemănătoare Pământului în jurul stelelor asemănătoare Soarelui. În plus, sondajele de microlensare pot fi montate eficient folosind facilități la sol. Ca și fotometria în tranzit, metoda de microlensare beneficiază de faptul că poate fi folosită pentru a analiza simultan zeci de mii de stele.
Dezavantaje:
Deoarece evenimentele de microlensificare sunt unice și nu pot fi repetate, planetele detectate folosind această metodă nu vor fi din nou observabile. În plus, acele planete detectate tind să fie foarte îndepărtate, ceea ce face ca investigațiile de urmărire să fie practic imposibile. Din fericire, detectările de microlensare, în general, nu necesită sondaje de urmărire, deoarece au un raport semnal-zgomot foarte ridicat.
Deși confirmarea nu este necesară, unele evenimente de microlensare planetară au fost confirmate. Semnalul planetar pentru evenimentul OGLE-2005-BLG-169 a fost confirmat de observațiile HST și Keck (Bennett și colab. 2015; Batista și colab. 2015). În plus, sondajele de microlensificare pot produce doar estimări brute ale distanței unei planete, lăsând marje semnificative pentru eroare.
Microlensingul nu este în măsură să producă estimări exacte ale proprietăților orbitale ale planetei, deoarece singura caracteristică orbitală care poate fi determinată direct cu această metodă este actuala axă semi-majoră a planetei. Ca atare, planeta cu o orbită excentrică poate fi detectată doar pentru o porțiune minusculă a orbitei sale (atunci când este departe de steaua sa).
În cele din urmă, microlensarea depinde de evenimente rare și aleatorii - trecerea unei stele tocmai prin fața alteia, așa cum se vede de pe Pământ - ceea ce face ca detectările să fie rare și imprevizibile.
Exemple de sondaje de microlensare gravitațională:
Sondajele care se bazează pe Metoda Microlensingului includ Experimentul Optic Gravitational Lensing Experiment (OGLE) la Universitatea din Varșovia. Condus de Andrzej Udalski, directorul Observatorului Astronomic al Universității, acest proiect internațional folosește telescopul „Varșovia” de 1,3 metri de la Las Campanas, Chile, pentru a căuta evenimente de microlensificare într-un câmp de 100 de stele din jurul bombardei galactice.
Există, de asemenea, grupul de observații Microlensing în Astrofizică (MOA), un efort de colaborare între cercetătorii din Noua Zeelandă și Japonia. Condus de profesorul Yasushi Muraki de la Universitatea Nagoya, acest grup folosește metoda Microlensing pentru a efectua sondaje pentru materii întunecate, planete extra-solare și atmosfere stelare din emisfera sudică.
Și apoi se află rețeaua de detectare a anomaliilor de lentilă (PLANET), care constă din cinci telescoape de un metru distribuite în emisfera sudică. În colaborare cu RoboNet, acest proiect este în măsură să ofere observații aproape continue pentru evenimente de microlensificare cauzate de planete cu mase cât mai mici decât Pământul.
Cel mai sensibil sondaj de până acum este rețeaua de telescopuri coreene pentru microlensare (KMTNet), un proiect inițiat de Institutul Coreean de Astronomie și Știință Spațială (KASI) în 2009. KMTNet se bazează pe instrumentele de la trei observatorii sudice pentru a asigura monitorizarea continuă a 24 de ore a bombă galactică, în căutarea unor evenimente de microlensificare care vor îndrepta calea către planetele de masă terestră care orbitează cu zonele locuibile ale stelelor lor.
Am scris multe articole interesante despre detectarea exoplanetelor aici la Space Magazine. Iată Ce sunt planetele suplimentare solare ?, Care este metoda de tranzit ?, Care este metoda de viteză radială ?, Ce este lentila gravitațională? și Universul lui Kepler: mai multe planete în galaxia noastră decât stelele
Pentru mai multe informații, asigurați-vă că consultați pagina NASA din Exoplanet Exploration, pagina Planetary Society de pe Planetele Extrasolare și NASA / Caltech Exoplanet Archive.
Astronomie Cast are și episoade relevante pe această temă. Iată episodul 208: Telescopul spațial Spitzer, episodul 337: fotometrie, episodul 364: Misiunea CoRoT și episodul 367: Spitzer face exoplanete.
surse:
- NASA - 5 moduri de a găsi o planetă
- Societatea planetară - Microlensing
- Wikipedia - Metode de detectare a exoplanetelor
