Gdyby układ słoneczny Alpha Centauri A dokładnie odzwierciedlał nasz własny, co moglibyśmy wykryć?

Załóżmy, że dokładna replika naszego Układu Słonecznego znajduje się w odległości 4,4 mil (łącznie z ludźmi). Co moglibyśmy wykryć iz jakim teleskopem (-ami)? Które planety Czy możemy wykryć transmisje radiowe i / lub atmosferę?

Zakładam, że wykrycie byłoby optymalne, gdybyśmy byli współplanarni z ekliptyką drugiej gwiazdy, więc co zobaczylibyśmy w scenariuszach najlepszych i najgorszych (widok 90 °?)?

_{Post Script: kilka miesięcy później zapytałem o coś takiego podczas wykładu von Karmana Neila Turnera .}

To szerokie pytanie, które jest dla mnie zbyt szerokie, aby udzielić kompleksowej odpowiedzi. Należy go podzielić na metody dopplerowskie, tranzyty i bezpośrednie obrazowanie; i to zanim przejdziemy do kwestii wykrywania pasów Kuipera, emisji radiowej itp.

Pozostanę na chwilę z tym, co wiem o wykrywaniu planet za pomocą techniki kołysania dopplerowskiego.

Technika Dopplera

$m_2$$m_1$$e$$P$$i$

$i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

Wyniki są

Planeta | Pół amplituda RV (m / s)

$8.3\times 10^{-3}$

$8.1\times 10^{-2}$

$8.4\times 10^{-2}$

$7.5\times 10^{-3}$

$11.7$

$2.6$

$0.28$

$0.26$

$0.51\pm 0.04$m / s, a niektóre spektrografy, zwłaszcza przyrządy HARPS, rutynowo zapewniają precyzję poniżej 1 m / s. Zatem Jowisz i Saturn byłyby wykrywalne, Uran i Neptun znajdują się na granicy wykrywalności (pamiętaj, że możesz uśrednić na podstawie wielu obserwacji RV), ale planety lądowe nie zostałyby znalezione (wykrywanie Ziemi wymagałoby dokładności poniżej 10 cm / s. Pamiętaj także, że słabsze sygnały musiałyby zostać wykopane z większych sygnałów z powodu planet podobnych do Jowisza i Saturna.

$\sim 5$

Obraz ilustrujący sytuację można uzyskać ze strony internetowej exoplanets.org, do której dodałem linie przybliżające gdzie półamplitudy RV byłyby dla precyzji 10 m / si 1 m / s (przy założeniu masy Alpha Cen A i okrągłe orbity). Oznacziłem na Ziemi, Jowiszu i Saturnie. Zauważ, że kilka obiektów odkryto poniżej linii 1 m / s. Zwróć także uwagę na brak planet między liniami od 1 do 10 m / s z okresami dłuższymi niż kilka lat - niedawny wzrost czułości musi jeszcze przełożyć się na odkrycia mniejszej masy, dłuższe okresy egzoplanet.

Podsumowując: tylko Jowisz zostałby dotychczas znaleziony techniką dopplerowską.

Techniki tranzytowe

Dodam też kilka komentarzy na temat techniki tranzytu. Wykrywanie tranzytu działa tylko wtedy, gdy egzoplanety krążą tak, że przecinają się przed gwiazdą. Tak wysokie nachylenie jest obowiązkowe. Ktoś, kto jest lepszy w sferycznej trygonometrii, powinien wykorzystać opublikowane dane dotyczące układu słonecznego, aby obliczyć, ile (i które) planet przechodzi w bardzo optymalnej orientacji. Biorąc pod uwagę, że planety mają nachylenie orbity z rozproszeniem kilku stopni, wówczas prosta trygonometria i porównanie z promieniem słonecznym mówi, że orbity te zasadniczo nie wszystkie przechodzą dla określonego kąta widzenia. W rzeczywistości wiele odkrytych przez Keplera układów wielokrotnego transportu jest znacznie „bardziej płaskich” niż układ słoneczny.

Satelita Keplera jest w stanie wykryć bardzo małe planety tranzytowe dzięki bardzo wysokiej precyzji fotometrycznej (spadek strumienia jest proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego promienia egzoplanety). Poniższy obraz, przedstawiony przez zespół NASA Kepler (obecnie nieco nieaktualny), pokazuje, że odkryto kandydatów planetarnych, których rozmiary są mniejsze niż na Marsie. Są one jednak na krótkich okresach, ponieważ sygnał tranzytowy musi być widziany wiele razy, a Kepler bada tę plamę nieba przez około 2,5 roku (kiedy ta fabuła została wyprodukowana).

Z tego punktu widzenia prawdopodobnie Wenus byłaby widziana, ale żadnej innej planety nie udało się potwierdzić.

Jest jednak zmarszczka. Alpha Cen A jest zdecydowanie zbyt jasny dla tego rodzaju badań i o wiele jaśniejszy niż gwiazdy Keplera. Będziesz musiał zbudować specjalny instrument lub teleskop, aby szukać tranzytów wokół bardzo jasnych gwiazd. Niektóre z tych prac zostały wykonane na podstawie badań naziemnych (głównie w poszukiwaniu gorących Jowisza). Nowy satelita o nazwie TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, wystrzelony w kwietniu 2018 r.) To dwuletnia misja skupiona na poszukiwaniu małych planet (wielkości Ziemi i większych) wokół jasnych gwiazd. Jednak większość jego celów (w tym Alpha Cen) obserwuje się tylko przez 1-2 miesiące, więc tylko wewnętrzne części ich układów planetarnych zostaną zbadane.

Po pierwsze, myślę, że odpowiedź Roba Jeffriesa jest genialna. Dodam tylko drobne punkty, o których warto wspomnieć.

Co moglibyśmy wykryć iz jakim teleskopem (-ami)?

Alpha Centauri A jest gwiazdą podwójną z Alpha Centauri B i mają wystarczająco duże rozmiary, aby nie mieć stabilnego L4 lub L5, więc wszystko, co krąży wokół jednego z nich, musiałoby być albo bardzo blisko (odległość Merkurego, być może Wenus), albo bardzo daleko i bardzo zimno, znacznie większe niż odległość Plutona, krążące wokół obu gwiazd tak jak Proxima Centauri.

Jeśli umieścisz Jowisza na jego orbicie słonecznej wokół A lub B, efekt 3 ciał prawie na pewno stworzy szalenie niestabilną orbitę dla planety, która prawdopodobnie nie potrwa długo, więc jedną odpowiedzią na to pytanie jest to, że nasz układ słoneczny typ orbity wokół A lub B jest niemożliwy.

Czy możemy wykryć transmisje radiowe i / lub atmosferę?

Na razie nasze wykrywanie atmosfery jest bardzo ograniczone i dotyczy tylko dużych planet bardzo blisko ich gwiazd, ale artykuł mówi, że nad tym pracują z większymi teleskopami, więc może za kilka lat coś uzyskamy w przypadku planet stref mieszkalnych.

wykrywanie atmosfery egzoplanet

Na falach radiowych i wartym wspomnienia świetle widzialnym nie mogłem znaleźć dobrego artykułu, ale jeśli obca planeta skieruje do nas wiadomość wąskim promieniem - jestem pewien, że moglibyśmy to wykryć, pod warunkiem, że strzelą wystarczająco duża wiązka, ale czy moglibyśmy wykryć inną ziemię przy naszej obecnej mocy? Nie sądzę, że jesteśmy blisko tego rodzaju technologii wykrywania.

(a jeśli coś pomylę, z zadowoleniem przyjmuję korektę).

(Zapytałem o coś takiego podczas wykładu von Karmana Neila Turnera)

Czy on ci odpowiedział? Czy powiedział coś dobrego?

Odpowiedź Neala Turnera z wykładu „Narodziny planet” von Karmana

Jak wykrylibyśmy planety wokół odległej, identycznej kopii naszego Układu Słonecznego? Czy nasze planety musiałyby zostać wykryte za pomocą metody tranzytu?

Ogólnie tak. Jowisz, który prawdopodobnie mógłbyś wykryć metodą prędkości radialnej, jeśli zechcesz poczekać jedną, a może dwie, aby się upewnić, więc 12 lat na Jowisza wokół Słońca.

Inne planety byłyby naprawdę trudne. Jeśli przejdą, możesz je wykryć za pomocą technologii podobnej do naszej. Musiałbyś mieć szczęście, ponieważ nasz układ słoneczny nie jest tak zwarty jak [inni odkryci przez Keplera]; jest dość rozproszony. Jeśli masz planetę bardzo blisko jej gwiazdy, masz przyzwoitą szansę, jeśli ma losową orientację, że będzie na twojej linii wzroku. Jeśli jest bardzo daleko, istnieje wiele innych możliwości jego orientacji i istnieje znacznie mniejsze prawdopodobieństwo, jeśli rzeczy są losowe, że dostaniesz je dokładnie na linii wzroku.

Tak więc dla kogoś, kto zobaczy naszego Jowisza z pobliskiej gwiazdy, jest znacznie mniej prawdopodobne niż dla nas, aby zobaczył gorącego Jowisza. Niewielka liczba kosmitów patrzy na nasz Układ Słoneczny i widzi go teraz w tranzycie.