Две очи за лов на бездомни планетни маси

Как можем да измерим масите на свободно плаващи планети, които се скитат около нашата галактика? Ново проучване идентифицира един подход, който съчетава силата на две предстоящи мисии.

Art впечатление от газова гигантска екзопланета, която е изхвърлена от звездната си система и сега няма гостоприемник. [НАСА / Калтех] НАСА / Калтех

Намиране на невидими планети

Повечето екзопланети, открити досега, са разчитали на измервания на техните звезди-домакини, или чрез потапяне в светлината на приемащата звезда, когато планетата преминава отпред (транзитни детекции), или чрез размахване на линии в хоста звездовидни спектри, причинени от гравитационния влекач на планетата (радиални детектори на скорост). Но свободно плаващите планети нямат домакини и поради това са ефективно невидими, тъй като те не отделят много от собствената си светлина. За да открием тези мошеници, ние разчитаме на друг метод: гравитационно микролентиране.

Диаграма за това как планетите се откриват чрез гравитационно микросензиране. В този случай планетата е в орбита около звезда от преден план на лещата, но същата тази диаграма може да се прилага и за свободно плаваща планета, действаща сама като лещата. Щракнете за уголемяване
НАСА

При микроелементиране масата на преминаваща преден план планета или свободно плаваща или свързана към звезда домакин може да действа като леща, като кратко гравитационно фокусира светлината на фонова звезда зад нея. В резултат на това фоновата звезда временно изсветлява (в времеви интервали от може би секунди до години) в нашите наблюдения. Въпреки че никога не виждаме пряко планетата, можем да заключим присъствието му от шипа в яркостта на фона на звездата.

Масите от Паралакс

Само по себе си наблюдение с микроелементи обикновено не може да ни разкаже за масата на свободно плаваща планета; това е така, защото времевият мащаб на озаряващо събитие зависи както от масата на лещата, така и от относителното правилно движение между фоновия източник и планетата на преден план.

Но ако бихме могли едновременно да наблюдаваме събитие за микроелементиране от две различни места, разделени от достатъчно голямо разстояние? Тогава паралаксът ще ни позволи да преодолеем това израждане: разликите в пиковата яркост и нейното време на двете места биха ни позволили да изчислим както скоростта на лещата спрямо източника и масата на планетата.

Изходни точки в космоса

Къде можем да намерим две чувствителни очи, разположени достатъчно далеч един от друг, за да направим това действие В космоса, разбира се!

Илюстрация на WFIRST телескопа на НАСА.
НАСА

Инфрачервеният телескоп за наблюдение на широкия поле на НАСА (WFIRST) е предназначен за изстрелване в средата на 2020-те години, а една от основните му цели на мисията е да извърши изображения с широко поле, които могат да позволят откриването на стотици свободно плаващи планети - и много други свързани планети - чрез микросензиране.

Що се отнася до второто око, учените Етиен Башелет (Обсерватория Лас Камбрес) и Матю Пени (Държавен университет в Охайо) предлагат предстоящата мисия на ЕКА на Евклид да е точно това, от което се нуждаем. Евклид, стартиращ през 2022 г., ще има сходни възможности за широкополево изобразяване с WFIRST и ще може да прави допълнителни параметри за измерване на паралекса, като двата сателита са на разстояние 100 000 км или повече.

Използване на пропуски

Илюстрация на художника за мисията на Евклид на Европейската космическа агенция.
ESA / C. Carreau

Въпреки че основната научна цел на Евклид е да изучава тъмната енергия и тъмната материя, Башелет и Пени демонстрират, че скромната инвестиция на Евклид за наблюдение на времето - приблизително 60 дни по време на основната му мисия и още 60 дни по време на разширената мисия - по време на планирането на пропуски ще бъде достатъчна за получаване на маси за 20 свободно плаващи планети и много повече свързани планети.

И така, какво чакаме? Нека да научим повече за измамните планети, промъкващи се из нашата галактика!

Цитат
„WFIRST и EUCLID: Даване на възможност за измерване на паралекса за микроелементиране от космоса“, Etienne Bachelet и Matthew Penny 2019 ApJL 880 L32. Дой: 10.3847 / 2041-8213 / ab2da5


Тази публикация първоначално се появи на AAS Nova, която съдържа изследователски акценти от списанията на Американското астрономическо общество.