I jakten på ekstrasolplaneter kan astronomer og ildsjeler tilgi at de er litt optimistiske. I løpet av å oppdage tusenvis av steinete planeter, gassgiganter og andre himmellegemer, er det for mye å håpe at vi en dag kan finne en ekte Jordanalog? Ikke bare en "jordlignende" planet (som innebærer en steinete kropp av sammenlignbar størrelse), men en faktisk Earth 2.0?
Dette har absolutt vært et av målene for eksoplanettjegere, som søker stjernesystemer i nærheten etter planeter som ikke bare er steinete, men går i bane rundt stjernens beboelige sone, viser tegn på en atmosfære og har vann på overflatene. Men i følge en ny studie av Alexey G. Butkevich - en astrofysiker fra Pulkovo-observatoriet i St. Petersburg, Russland - kan våre forsøk på å oppdage Earth 2.0 hindres av jorden selv!
Butkevichs studie, med tittelen "Astrometric Exoplanet Detectability and the Earth Orbital Motion", ble nylig publisert i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society. For studiens skyld undersøkte Dr. Butkevich hvordan endringer i jordas egen orbitalposisjon kunne gjøre det vanskeligere å utføre målinger av en stjerners bevegelse rundt systemets barycenter.
Denne metoden for eksoplanettdeteksjon, der bevegelsen til en stjerne rundt stjernesystemets massesenter (barycenter), er kjent som Astrometic Method. I hovedsak prøver astronomer å bestemme om tilstedeværelsen av gravitasjonsfelt rundt en stjerne (dvs. planeter) får stjernen til å vingle frem og tilbake. Dette er absolutt sant for solsystemet, der solen vår trekkes frem og tilbake rundt et felles senter ved å trekke alle planetene.
I det siste har denne teknikken blitt brukt til å identifisere binære stjerner med høy grad av presisjon. De siste tiårene har det blitt sett på som en levedyktig metode for eksoplanetjakt. Dette er ingen lett oppgave siden vinglene er ganske vanskelige å oppdage på de involverte avstandene. Og inntil nylig var presisjonsnivået som kreves for å oppdage disse skiftene helt i kanten av instrumentfølsomhet.
Dette endrer seg raskt, takket være forbedrede instrumenter som gir nøyaktighet ned til mikroarcsekundet. Et godt eksempel på dette er ESAs Gaia-romfartøy, som ble distribuert i 2013 for å katalogisere og måle de relative bevegelsene til milliarder av stjerner i vår galakse. Gitt at den kan utføre målinger på 10 mikroarcsekunder, antas det at dette oppdraget kunne utføre astrometriske målinger for å finne eksoplaneter.
Men som Butkevich forklarte, det er andre problemer når det gjelder denne metoden. "Standard astrometrisk modell er basert på antagelsen om at stjerner beveger seg jevnt i forhold til solsystemet barycentre," uttaler han. Men mens han fortsetter med å forklare, er det en sammenheng mellom jordens bane og en stjerners posisjon i forhold til systemets barycenter når han undersøker effekten av jordens orbitalbevegelse på astrometrisk deteksjon.
For å si det på en annen måte undersøkte Dr. Butkevich om planeten vår rundt sola eller solens bevegelse rundt massesenteret eller ikke, kunne ha en avbrytende effekt på parallaksmålinger av andre stjerner. Dette ville effektivt foreta målinger av en stjerners bevegelse, designet for å se om det var planeter som kretser rundt den, effektivt ubrukelig. Eller som Dr. Butkevich uttalte i sin studie:
"Det er klart fra enkle geometriske betraktninger at i slike systemer kan vertsstjernens omkretsbevegelse under visse forhold være observasjonsnært nær den parallaktiske effekten eller til og med ikke skille fra den. Det betyr at orbitalbevegelsen kan være helt eller delvis absorbert av parallaxparametrene. "
Dette vil spesielt være tilfelle for systemer der planetenes baneperiode var ett år, og som hadde en bane som plasserte den nær solens ekliptikk - dvs. som Jordens egen bane! Så i utgangspunktet ville astronomer ikke være i stand til å oppdage Earth 2.0 ved hjelp av astrometriske målinger, fordi Jordens egen bane og Solens egen vingle ville gjøre deteksjon nær umulig.
Som Dr. Butkevich uttaler i sine konklusjoner:
"Vi presenterer en analyse av virkningene av jordens orbitalbevegelse på astrometrisk detekterbarhet av eksoplanetære systemer. Vi demonstrerte at hvis en periode på en planet er nær ett år og dets orbitale plan er nesten parallelt med ekliptikken, kan orbitalbevegelsen til verten bli helt eller delvis absorbert av parallaxparameteren. Hvis full absorpsjon oppstår, er planeten astrometrisk umulig å registrere. "
Heldigvis har eksoplanettjegere et utall andre metoder du også kan velge mellom, inkludert direkte og indirekte målinger. Og når det gjelder å oppdage planeter rundt nabostjerner, er to av de mest effektive å måle Doppler-skift i stjerner (også kjent som Radial Velocity Method) og dyppe i en stjerners lysstyrke (også kjent som Transit-metoden).
Likevel lider disse metodene fra deres egen andel av ulemper, og det å kjenne til deres begrensninger er det første trinnet i å foredle dem. I så henseende har Dr. Butkevichs studie ekko av heliosentrisme og relativitet, der vi blir påminnet om at vårt eget referansepunkt ikke er plassert i rommet, og kan påvirke observasjonene våre.
Jakten på eksoplaneter forventes også å ha stor nytte av utplassering av neste generasjons instrumenter som James Webb Space Telescope, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) og andre.
