Στο κυνήγι πλανητών εκτός ηλιακού, οι αστρονόμοι και οι λάτρεις μπορούν να συγχωρηθούν επειδή είναι λίγο αισιόδοξοι. Κατά τη διάρκεια της ανακάλυψης χιλιάδων βραχώδεις πλανητών, γιγάντων αερίων και άλλων ουράνιων σωμάτων, είναι πάρα πολύ να ελπίζουμε ότι κάποια μέρα θα μπορούσαμε να βρούμε ένα γνήσιο ανάλογο της Γης; Όχι μόνο ένας πλανήτης «Γη» (που σημαίνει ένα βραχώδες σώμα συγκρίσιμου μεγέθους), αλλά ένα πραγματικό Earth 2.0;
Αυτός ήταν σίγουρα ένας από τους στόχους των κυνηγών εξωπλανήτη, οι οποίοι αναζητούν κοντινά αστρικά συστήματα για πλανήτες που δεν είναι μόνο βραχώδεις, αλλά βρίσκονται σε τροχιά εντός της κατοικήσιμης ζώνης του αστεριού τους, δείχνουν σημάδια ατμόσφαιρας και έχουν νερό στις επιφάνειές τους. Αλλά σύμφωνα με μια νέα μελέτη του Alexey G. Butkevich - ενός αστροφυσικού από το Παρατηρητήριο Pulkovo στην Αγία Πετρούπολη της Ρωσίας - οι προσπάθειές μας να ανακαλύψουμε τη Γη 2.0 θα μπορούσαν να παρεμποδιστούν από την ίδια τη Γη!
Η μελέτη του Butkevich, με τίτλο «Astrometric Exoplanet Detectability and the Earth Orbital Motion», δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Για χάρη της μελέτης του, ο Δρ Butkevich εξέτασε πώς οι αλλαγές στην τροχιακή θέση της Γης θα μπορούσαν να καταστήσουν δυσκολότερη τη διεξαγωγή μετρήσεων της κίνησης ενός αστεριού γύρω από το βαρυ-κέντρο του συστήματός του.
Αυτή η μέθοδος ανίχνευσης εξωπλανήτη, όπου η κίνηση ενός άστρου γύρω από το κέντρο μάζας του συστήματος αστεριών (βαρυκατέντερ), είναι γνωστή ως η Αστρονομική Μέθοδος. Ουσιαστικά, οι αστρονόμοι προσπαθούν να προσδιορίσουν εάν η παρουσία βαρυτικών πεδίων γύρω από ένα αστέρι (δηλαδή πλανήτες) προκαλεί το αστέρι να ταλαντεύεται μπρος-πίσω. Αυτό ισχύει σίγουρα για το Ηλιακό Σύστημα, όπου ο Ήλιος μας τραβιέται πίσω και πίσω γύρω από ένα κοινό κέντρο με το τράβηγμα όλων των πλανητών του.
Στο παρελθόν, αυτή η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό δυαδικών αστεριών με υψηλό βαθμό ακρίβειας. Τις τελευταίες δεκαετίες, έχει θεωρηθεί ως μια βιώσιμη μέθοδος για το κυνήγι εξωπλανητών. Αυτό δεν είναι εύκολο έργο, δεδομένου ότι οι ταλαντώσεις είναι μάλλον δύσκολο να εντοπιστούν στις αποστάσεις που εμπλέκονται. Και μέχρι πρόσφατα, το απαιτούμενο επίπεδο ακρίβειας για την ανίχνευση αυτών των αλλαγών ήταν στο επίκεντρο της ευαισθησίας του οργάνου.
Αυτό αλλάζει ταχύτατα, χάρη στα βελτιωμένα όργανα που επιτρέπουν την ακρίβεια έως το microarcs δευτερόλεπτο. Ένα καλό παράδειγμα αυτού είναι το διαστημικό σκάφος Gaia της ESA, το οποίο αναπτύχθηκε το 2013 για να καταγράψει και να μετρήσει τις σχετικές κινήσεις δισεκατομμυρίων αστεριών στον γαλαξία μας. Δεδομένου ότι μπορεί να πραγματοποιήσει μετρήσεις σε 10 microarcseconds, πιστεύεται ότι αυτή η αποστολή θα μπορούσε να πραγματοποιήσει αστρομετρικές μετρήσεις για χάρη της εξεύρεσης εξωπλανητών.
Όμως, όπως εξήγησε ο Μπάτσεβιτς, υπάρχουν και άλλα προβλήματα όσον αφορά αυτή τη μέθοδο. «Το τυπικό αστρομετρικό μοντέλο βασίζεται στην υπόθεση ότι τα αστέρια κινούνται ομοιόμορφα σε σχέση με το ηλιακό σύστημα barycentre», δηλώνει. Αλλά καθώς συνεχίζει να εξηγεί, όταν εξετάζει τις επιδράσεις της τροχιακής κίνησης της Γης στην αστρομετρική ανίχνευση, υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της τροχιάς της Γης και της θέσης ενός άστρου σε σχέση με το βαρυθέντο του συστήματος.
Για να το θέσω με άλλο τρόπο, ο Δρ. Butkevich εξέτασε εάν η κίνηση του πλανήτη μας γύρω από τον Ήλιο και η κίνηση του Ήλιου γύρω από το κέντρο μάζας του, θα μπορούσε να έχει ακυρωτική επίδραση στις μετρήσεις παράλλαξης άλλων αστεριών. Αυτό θα έκανε αποτελεσματικά οποιεσδήποτε μετρήσεις της κίνησης ενός άστρου, σχεδιασμένες για να δουν αν υπήρχαν πλανήτες σε τροχιά γύρω του, ουσιαστικά άχρηστες. Ή όπως δήλωσε ο Δρ Butkevich στη μελέτη του:
«Είναι σαφές από απλές γεωμετρικές εκτιμήσεις ότι σε τέτοια συστήματα η τροχιακή κίνηση του άστρου-ξενιστή, υπό ορισμένες συνθήκες, μπορεί να είναι παρατηρητικά κοντά στο παραλλακτικό αποτέλεσμα ή ακόμη και να διακρίνεται από αυτό. Αυτό σημαίνει ότι η τροχιακή κίνηση μπορεί να απορροφηθεί εν μέρει ή πλήρως από τις παραμέτρους παράλλαξης. "
Αυτό θα ισχύει ιδιαίτερα για συστήματα όπου η τροχιακή περίοδος ενός πλανήτη ήταν ένα έτος, και τα οποία είχαν μια τροχιά που τον τοποθέτησαν κοντά στην εκλειπτική του Ήλιου - δηλαδή όπως η τροχιά της Γης! Έτσι, βασικά, οι αστρονόμοι δεν θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν τη Γη 2.0 χρησιμοποιώντας αστρομετρικές μετρήσεις, επειδή η τροχιά της Γης και η ταλάντευση του Ήλιου θα καθιστούσαν σχεδόν αδύνατη την ανίχνευση.
Όπως δηλώνει ο Δρ Butkevich στα συμπεράσματά του:
«Παρουσιάζουμε μια ανάλυση των επιδράσεων της τροχιακής κίνησης της Γης στην αστρομετρική ανιχνευσιμότητα των εξωπλανητικών συστημάτων. Δείξαμε ότι, εάν η περίοδος ενός πλανήτη είναι κοντά στο ένα έτος και το τροχιακό του επίπεδο είναι σχεδόν παράλληλο με την εκλειπτική, η τροχιακή κίνηση του ξενιστή μπορεί να απορροφηθεί πλήρως ή εν μέρει από την παράμετρο παράλλαξ. Εάν συμβεί πλήρης απορρόφηση, ο πλανήτης δεν είναι ανιχνεύσιμος αστρομετρικά. "
Ευτυχώς, οι κυνηγοί εξωπλανητών έχουν επίσης πολλές άλλες μεθόδους, όπως άμεσες και έμμεσες μετρήσεις. Και όταν πρόκειται για τον εντοπισμό πλανητών γύρω από γειτονικά αστέρια, δύο από τα πιο αποτελεσματικά περιλαμβάνουν τη μέτρηση μετατοπίσεων Doppler στα αστέρια (γνωστή και ως μέθοδος Radial Velocity) και βυθίζεται στη φωτεινότητα ενός αστεριού (γνωστός και ως η μέθοδος διέλευσης).
Παρ 'όλα αυτά, αυτές οι μέθοδοι υποφέρουν από το δικό τους μερίδιο των μειονεκτημάτων, και η γνώση των περιορισμών τους είναι το πρώτο βήμα για να τα βελτιώσει. Από αυτή την άποψη, η μελέτη του Dr. Butkevich έχει ηχώ του ηλιοκεντρισμού και της σχετικότητας, όπου μας υπενθυμίζεται ότι το δικό μας σημείο αναφοράς δεν είναι σταθερό στο διάστημα και μπορεί να επηρεάσει τις παρατηρήσεις μας.
Το κυνήγι εξωπλανητών αναμένεται επίσης να επωφεληθεί σε μεγάλο βαθμό από την ανάπτυξη οργάνων επόμενης γενιάς, όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, το Δορυφορικό Survey Exiting Planet (TESS) και άλλα.
