Gaja znajduje teraz planety. Czy uda mu się znaleźć drugą Ziemię?

ESA wystrzeliła Gaia w 2013 roku z jednym nadrzędnym celem: mapowaniem ponad miliarda gwiazd w Drodze Mlecznej. Jego ogromny zbiór danych jest często wykorzystywany w publikowanych badaniach. Gaia to ambitna misja, choć rzadko trafia na pierwsze strony gazet.

Ale to może się zmienić.

Gaia opiera się na astrometrii w większości swojej pracy, a astrometria jest pomiarem położenia, odległości i ruchów gwiazd. Jest tak czuły, że czasami może wykryć lekkie kołysanie, jakie planeta wywołuje w swojej znacznie masywniejszej gwieździe. Gaia wykryła swoje pierwsze dwie tranzytujące egzoplanety w 2021 roku i oczekuje się, że znajdzie tysiące egzoplanet wielkości Jowisza poza naszym Układem Słonecznym. Ale nowe badania idą jeszcze dalej. Pokazuje to, że Gaia powinna być w stanie wykryć planety podobne do Ziemi w odległości do 30 lat świetlnych.

Nowy artykuł nosi tytuł “The Possibility of Detecting our Solar System Through Astrometry” i jest dostępny na stronie pre-press arxiv.org. Ma jednego autora: Dong-Hong Wu z Wydziału Fizyki, Anhui Normal University, Wuhu, Anhui, Chiny.

Astronomowie znajdują większość egzoplanet metodą tranzytów. Sonda kosmiczna taka jak TESS monitoruje część nieba i patrzy na wiele gwiazd jednocześnie. Kiedy planeta przechodzi między nami a jedną z gwiazd, nazywa się to tranzytem. Tworzy spadek w świetle gwiazd, który mogą wykryć czułe instrumenty TESS. Kiedy TESS wykrywa wielokrotne, przewidywalne spadki, oznacza planetę.

Ale to nie jedyny sposób na ich wykrycie. Astrometria też może to zrobić i to jest sposób Gai.

Astrometria ma przewagę nad innymi metodami. Gaia może dokładniej określić parametry orbitalne egzoplanety. Nie oznacza to, że inne metody nie są wartościowe. Oczywiście, że są. Ale jak wyjaśnia autor artykułu:

Ani metoda tranzytów, ani prędkości radialnych nie zapewnia pełnych parametrów fizycznych jednej planety, a obie metody wolą wykrywać planety blisko gwiazdy centralnej. Wręcz przeciwnie, metoda astrometrii może zapewnić trójwymiarową charakterystykę orbity jednej planety i ma tę zaletę, że wykrywa planety daleko od gwiazdy macierzystej.

Zalety astrometrii są oczywiste.

Jeśli istnieją inne technologiczne cywilizacje planetarne – a to duże “jeśli” – to nie jest oburzające myślenie, że mają technologię podobną do Gai. Podczas gdy Gaia jest imponująca, na horyzoncie pojawiają się ulepszenia, które sprawią, że astrometria będzie jeszcze bardziej precyzyjna. Autor zadaje pytanie w swoim artykule: Jeśli ETI (ExtraTerrestrial Intelligences) używają zaawansowanej astrometrii równej lub nawet przewyższającej Gaję,

… który z nich mógłby odkryć planety w Układzie Słonecznym, nawet Ziemię?

Precyzja astrometryczna jest obliczana w mikrosekundach łuku, a precyzja maleje wraz z odległością. ESA twierdzi, że Gaia może zmierzyć pozycję gwiazdy w ciągu 24 mikrosekund łuku dla obiektów 4000 razy słabszych niż gołym okiem. To tak, jakby mierzyć grubość ludzkiego włosa z odległości 1000 km. Ale to nie jest wystarczająco precyzyjne dla scenariusza Wu. Jego praca opiera się na jeszcze bardziej zaawansowanej astrometrii, typie, który prawdopodobnie będziemy mieli w najbliższej przyszłości.

Jeśli precyzja astrometrii jest równa lub lepsza niż dziesięć mikrosekund łuku, wszystkie 8 707 gwiazd znajdujących się w odległości 30 pcs od naszego Układu Słonecznego ma potencjał do wykrycia czterech gazowych olbrzymów w ciągu 100 lat.

To jest serce artykułu Wu. Obszar 30 parseków (ok. 100 lat świetlnych) zawiera prawie 9 gwiazd, a jeśli ETI z jednej z tych gwiazd ma wystarczająco silną astrometrię, to może wykryć Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Jedyną wadą jest to, że musieliby obserwować nasz Układ Słoneczny przez prawie sto lat, aby upewnić się, że sygnał jest wyraźny.

Ta liczba z badań pokazuje, ile czasu zajęłoby ETI z zaawansowaną astrometrią wykrycie czterech olbrzymich planet w naszym Układzie Słonecznym. “Odkryliśmy, że wszystkie cztery olbrzymy w naszym Układzie Słonecznym mogą zostać wykryte i dobrze scharakteryzowane, o ile są obserwowane przez co najmniej 90 lat za pomocą SNR > 1” – pisze autor. Zdjęcie: Wu 2023.

W odległości 8707 lat świetlnych od Słońca znajduje się 100 gwiazd według Gaia Catalog of Nearby Stars. ETI na dowolnym z nich może wykryć cztery olbrzymy, o ile ich precyzja mieści się w granicach dziesięciu mikrosekund łuku. Precyzja wyrażona w mikrosekundach łuku jest tutaj kluczowa, a jeśli błąd obserwacyjny jest zbyt duży, ma ogromny wpływ i drastycznie zmniejsza liczbę gwiazd wystarczająco blisko.

Jeśli błąd obserwacyjny wynosi nawet 100 mikrosekund łuku, tylko 183 sąsiednie gwiazdy mogą wykryć wszystkie cztery olbrzymy, ale wszystkie z nich mogą wykryć Jowisza w ciągu dziesięciu lat.wyjaśnia Wu.

Wykrycie Jowisza z daleka może być krytycznym progiem. Kiedy Gaia opublikowała swój pierwszy zestaw danych w 2016 roku, dokument ESA omawiający misję dotknął nauki o egzoplanetach i znaczenia wykrywania planet o masie Jowisza. Opiera się na założeniu, że Jowisz mógł odgrywać rolę ochronną, odchylając asteroidy i komety od planet w wewnętrznym Układzie Słonecznym.

Są to logiczne główne cele dla przyszłych poszukiwań egzoplanet o masie ziemskiej w ekosferze na orbicie chronionej przez olbrzymią planetę dalej.czytamy w artykule.

ETI mogą wiedzieć o systemach słonecznych rzeczy, których my nie wiemy. Dla nich znalezienie gazowych olbrzymów w zewnętrznych obszarach poza pasem asteroid Układu Słonecznego może być silnym sygnałem, że skaliste planety są bliżej gwiazdy. Może byliby ciekawi i chcieli przyjrzeć się bliżej.

Ten obraz JWST Jowisza praktycznie wyskakuje z ekranu. Jowisz powinien być najłatwiejszą do wykrycia planetą w naszym Układzie Słonecznym, z perspektywy ETI. Odkrycie go może sygnalizować obecność mniejszych, skalistych planet. Źródło: NASA/CSA/ESA/STScI

Tam, gdzie naprawdę robi się interesująco, jest to, jeśli chodzi o naszą własną planetę. Czy ETI mogą wykryć Ziemię za pomocą astrometrii? To znowu zależy od dokładności mikrosekundy łuku.

Dodatkowo, nasze przewidywania sugerują, że ponad 300 gwiazd znajdujących się w odległości dziesięciu parseków od naszego Układu Słonecznego może wykryć naszą Ziemię, jeśli osiągną dokładność astrometrii 0,3 mikrosekundy łuku.pisze Wu.

Bariery technologiczne powstrzymują nas przed osiągnięciem tego na razie, ale kto wie, jaki może być poziom technologiczny ETI? Teraz odwróć ten pomysł, mając na uwadze nasze własne osiągnięcia technologiczne.

Zdjęcie pokazuje 10-parsekową sferę wyśrodkowaną na Słońcu. Kliknij na nią, aby zobaczyć większą, eksploracyjną wersję. Zdjęcie: Reylé et al. 2021.

ESA już dyskutuje o następcy Gai. Nazywają to GaiaNIR, a to rozszerzyłoby poszukiwania Gai na obiekty widoczne tylko w podczerwieni. Jeśli zostanie zbudowany i wystrzelony, nie tylko będzie mierzył cele IR, ale ponownie odwiedzi cele Gaia, aby jeszcze bardziej zwiększyć dokładność istniejących danych Gaia.

Ulepszenia GaiaNIR otworzyłyby “nowe przypadki naukowe, takie jak egzoplanety długookresowe”, zgodnie z jednym z artykułów. Planety długookresowe są trudne do wykrycia metodą tranzytów, ponieważ trzeba obserwować gwiazdę przez długi czas. Na przykład Neptun ze swoją 165-letnią orbitą. Dzięki ulepszonej technologii GaiaNIR i jeszcze większej liczbie ulepszeń w przyszłości, możemy być tymi, którzy wykrywają planety wielkości Ziemi w promieniu 10 parseków.

Astrometria jest ulepszeniem w stosunku do metody tranzytu, ponieważ metoda tranzytu działa tylko wtedy, gdy wszystko jest w porządku. Egzoplaneta musi przejść między nami a swoją gwiazdą, zanim będziemy mogli wykryć spadek światła. Ale astrometria Gai nie ma tego samego ograniczenia. Może obserwować gwiazdę pod dowolnym kątem, aby wykryć wahania wywołane przez planetę.

Jak zaawansowany technologicznie musiałby być ETI, aby wykryć Ziemię za pomocą astrometrii? Czy są jakieś ETI w ciągu 10 parseków? 30 parseków? 100 parseków? Czy w ogóle są jakieś ETI?

Kto wie.

Ale jesteśmy głodni egzoplanet wielkości Ziemi, a te badania pokazują, jak Gaia może być w stanie zaspokoić nasz apetyt. Jeśli tak się stanie, może wygenerować więcej własnych nagłówków i przyciągnąć uwagę, którą regularnie przyciągają inne misje.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową