В охоте на сверхсолнечные планеты астрономам и энтузиастам можно простить оптимизм. Во время открытия тысяч каменистых планет, газовых гигантов и других небесных тел, не слишком ли много надежды на то, что мы когда-нибудь найдем подлинный аналог Земли? Не просто «похожая на Землю» планета (что подразумевает скалистое тело сопоставимого размера), но реальная Земля 2.0?
Это, безусловно, было одной из целей охотников за экзопланетами, которые ищут в соседних звездных системах планеты, которые не только скалисты, но и находятся на орбите в пределах обитаемой зоны их звезд, имеют признаки атмосферы и имеют воду на своих поверхностях. Но согласно новому исследованию Алексея Г. Буткевича - астрофизика из Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге, Россия - нашим попыткам открыть Землю 2.0 может препятствовать сама Земля!
Исследование Буткевича под названием «Обнаруживаемость астрометрической экзопланеты и орбитальное движение Земли» было недавно опубликовано в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, Ради своего исследования доктор Буткевич рассмотрел, как изменения в собственном орбитальном положении Земли могут затруднить проведение измерений движения звезды вокруг барицентра ее системы.
Этот метод обнаружения экзопланет, где движение звезды вокруг центра масс звездной системы (барицентр) известен как астрометический метод. По существу, астрономы пытаются определить, вызывает ли присутствие гравитационных полей вокруг звезды (то есть планет), что звезда колеблется взад-вперед. Это, безусловно, верно и для Солнечной системы, где наше Солнце движется назад и вперед вокруг общего центра за счет притяжения всех его планет.
В прошлом этот метод использовался для идентификации двойных звезд с высокой степенью точности. В последние десятилетия он считается жизнеспособным методом охоты на экзопланеты. Это непростая задача, поскольку колебания довольно сложно обнаружить на соответствующих расстояниях. И до недавнего времени уровень точности, необходимый для обнаружения этих сдвигов, был на самом краю чувствительности прибора.
Это быстро меняется, благодаря усовершенствованным инструментам, которые обеспечивают точность вплоть до микросекунды. Хорошим примером этого является космический корабль ESA Gaia, который был развернут в 2013 году для каталогизации и измерения относительных движений миллиардов звезд в нашей галактике. Учитывая, что он может проводить измерения за 10 микросекунд, считается, что эта миссия могла бы проводить астрометрические измерения ради поиска экзопланет.
Но, как объяснил Буткевич, в этом методе есть и другие проблемы. «Стандартная астрометрическая модель основана на предположении, что звезды движутся равномерно относительно барицентра Солнечной системы», - утверждает он. Но, как он продолжает объяснять, при изучении влияния орбитального движения Земли на астрометрическое обнаружение, существует корреляция между орбитой Земли и положением звезды относительно ее системного барицентра.
Иными словами, д-р Буткевич изучил, может ли движение нашей планеты вокруг Солнца и движение Солнца вокруг его центра масс оказывать отрицательное влияние на измерения параллакса других звезд. Это будет эффективно делать любые измерения движения звезды, разработанные, чтобы видеть, есть ли какие-либо планеты, вращающиеся вокруг нее, эффективно бесполезные. Или как доктор Буткевич заявил в своем исследовании:
«Из простых геометрических соображений ясно, что в таких системах орбитальное движение звезды-хозяина при определенных условиях может быть наблюдательно близко к параллактическому эффекту или даже неотличимо от него. Это означает, что орбитальное движение может быть частично или полностью поглощено параметрами параллакса ».
Это было бы особенно верно для систем, в которых орбитальный период планеты составлял один год, и у которых была орбита, которая помещала ее близко к эклиптике Солнца - то есть как собственная орбита Земли! Таким образом, в основном, астрономы не смогут обнаружить Землю 2.0 с помощью астрометрических измерений, потому что собственная орбита Земли и собственное колебание Солнца сделают обнаружение почти невозможным.
Как утверждает д-р Буткевич в своих выводах:
«Мы представляем анализ влияния орбитального движения Земли на астрометрическую обнаруживаемость экзопланетных систем. Мы продемонстрировали, что, если период планеты близок к одному году и ее орбитальная плоскость почти параллельна эклиптике, орбитальное движение хозяина может быть полностью или частично поглощено параметром параллакса. Если происходит полное поглощение, планета астрометрически не обнаруживается ».
К счастью, у охотников за экзопланетами есть множество других методов, включая прямые и косвенные измерения. И когда дело доходит до обнаружения планет вокруг соседних звезд, два из наиболее эффективных включают измерение доплеровских сдвигов в звездах (он же метод радиальной скорости) и уменьшение яркости звезды (он же метод транзита).
Тем не менее, эти методы имеют свои недостатки, и знание их ограничений является первым шагом к их совершенствованию. В этом отношении исследование д-ра Буткевича перекликается с гелиоцентризмом и относительностью, где нам напоминают, что наша собственная точка отсчета не фиксирована в пространстве и может влиять на наши наблюдения.
Ожидается, что охота на экзопланеты также получит большую выгоду от развертывания приборов следующего поколения, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба, транзитный спутник обзора экзопланет (TESS) и другие.
