หากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของ Alpha Centauri A สะท้อนถึงตัวเราอย่างแท้จริงเราจะสามารถตรวจจับอะไรได้บ้าง

สมมติว่ามีแบบจำลองที่แน่นอนของระบบสุริยะของเรา 4.4 ห่างออกไป (รวมคน) เราจะสามารถตรวจจับและใช้กล้องโทรทรรศน์อะไรได้บ้าง ดาวเคราะห์ดวงไหน เราสามารถตรวจจับสัญญาณวิทยุและ / หรือบรรยากาศใด ๆ ได้หรือไม่?

ฉันคิดว่าการตรวจจับจะเหมาะสมที่สุดหากเราเป็นระนาบร่วมกับสุริยุปราคาของดาวดวงอื่นดังนั้นเราจะเห็นอะไรในสถานการณ์ที่ดีที่สุดและแย่ที่สุด (90 ° -view)?

_{โพสต์สคริปต์: ไม่กี่เดือนต่อมาผมถามอะไรเช่นนี้ในระหว่างการบรรยายฟอน Karman โดยนีลเทอร์เนอ}

นี่เป็นคำถามที่กว้างและกว้างเกินไปสำหรับฉันที่จะตอบอย่างครอบคลุม มันควรจะแบ่งออกเป็นวิธี doppler, transits และถ่ายภาพโดยตรง; และนั่นคือก่อนที่เราจะได้รับคำถามเกี่ยวกับการตรวจจับแถบไคเปอร์การปล่อยคลื่นวิทยุ ฯลฯ

ฉันจะใช้เวลากับสิ่งที่ฉันรู้เกี่ยวกับการตรวจจับดาวเคราะห์โดยใช้เทคนิคการโยกเยกของ doppler

เทคนิค Doppler

การสะท้อนของรัศมีความเร็วกึ่ง - แอมพลิจูดของดาวฤกษ์สำหรับกรณีของดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์มวลm 1ในวงโคจรรูปไข่ที่มีความเยื้องศูนย์e , และรอบระยะเวลาPและมีแกนโคจรเอียงที่iถึง แนวสายตาจากโลกคือ: ( 2 π $m_2$$m_1$$e$$P$$i$ รากศัพท์ (มาก) รายละเอียดจะได้รับโดยCLUBB (2008)

ดังนั้นฉันจึงสร้างสเปรดชีตตัวเองขึ้นมาเล็กน้อยและคิดว่าดาวเคราะห์ทั้งหมดเห็นอย่างเหมาะสมที่สุดที่ (พวกมันไม่สามารถมองเห็นได้อย่างดีที่สุด แต่ความเอียงที่เล็กที่สุดจะอยู่ที่ประมาณi = 83 Mercสำหรับดาวพุธ) แตกต่างกันมากเกินไป) ผมก็จะถือว่ามวลของอัลฟา Cen เป็นเรื่องเกี่ยวกับM ≃ 1.1 M ⊙$i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

ผลที่ได้คือ

แพลนเน็ต | RV กึ่งกว้าง (m / s)

ปรอท $8.3\times 10^{-3}$

วีนัส | $8.1\times 10^{-2}$

Earth | $8.4\times 10^{-2}$

ดาวอังคาร | $7.5\times 10^{-3}$

ดาวพฤหัสบดี | $11.7$

ดาวเสาร์ | $2.6$

ดาวยูเรนัส $0.28$

ดาวเนปจูน $0.26$

ขีด จำกัด ของสิ่งที่เป็นไปได้นั้นแสดงโดยดาวเคราะห์รอบอัลฟ่าเซนบีอ้างว่าอยู่ในวงโคจร 3 วันและมีมวลคล้ายกับโลก (ดูมัสเกและเอตอัล 2555และดูexoplanets.org ) ความเร็วกึ่งรัศมีที่ตรวจพบที่นี่คือ$0.51\pm 0.04$m / s และสเปคโตรกราฟบางชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องมือ HARPS นั้นให้ความแม่นยำย่อย 1 m / s เป็นประจำ ดังนั้นดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์จึงสามารถตรวจจับได้ดาวยูเรนัสและเนปจูนตั้งอยู่บนขอบของการตรวจจับ (จำไว้ว่าคุณสามารถเฉลี่ยมากกว่าการสำรวจ RV หลายครั้ง) แต่จะไม่พบดาวเคราะห์บนพื้นโลก และสัญญาณที่อ่อนกว่านั้นก็จะต้องถูกขุดออกมาจากสัญญาณที่ใหญ่ขึ้นเนื่องจากดาวเคราะห์ที่คล้ายดาวพฤหัสและดาวเสาร์

$\sim 5$

ภาพที่แสดงให้เห็นถึงสถานการณ์สามารถหาได้จากเว็บไซต์ exoplanets.org ซึ่งฉันได้เพิ่มบรรทัดที่ประมาณว่าแอมพลิจูดกึ่งแอมพลิจูดของ RV จะอยู่ที่ 10 m / s และ 1 m / s แม่นยำ (สมมติว่า Alpha Cen A mass และ วงโคจรเป็นวงกลม) ฉันได้ทำเครื่องหมายบนพื้นโลกดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ โปรดทราบว่ามีวัตถุเพียงไม่กี่ชิ้นที่ค้นพบด้านล่างบรรทัด 1 m / s นอกจากนี้ยังทราบว่าการขาดดาวเคราะห์ระหว่างเส้น 1 และ 10m / s ที่มีระยะเวลานานกว่าสองปี - ความไวที่เพิ่มขึ้นล่าสุดยังไม่ได้ผ่านไปยังมวลที่ต่ำกว่าการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบในระยะยาว

โดยสรุป: มีเพียงดาวพฤหัสบดีเท่านั้นที่ค้นพบโดยเทคนิคโดปเลอร์

เทคนิคการขนส่ง

ฉันจะเพิ่มความคิดเห็นเกี่ยวกับเทคนิคการขนส่งด้วย การตรวจจับการเคลื่อนที่จะทำงานได้ก็ต่อเมื่อดาวเคราะห์นอกระบบโคจรโคจรเช่นที่พวกมันผ่านหน้าดาวฤกษ์ ดังนั้นความโน้มเอียงสูงจึงเป็นสิ่งจำเป็น คนที่ดีกว่าตรีโกณมิติทรงกลมควรใช้ข้อมูลที่ตีพิมพ์สำหรับระบบสุริยจักรวาลเพื่อหาจำนวนดาวเคราะห์ (และที่) ส่งผ่านดาวเคราะห์ในทิศทางที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากดาวเคราะห์มีความเอียงของวงโคจรที่มีการกระเจิงไม่กี่องศาจากนั้นตรีโกณมิติตรงไปตรงมาและการเปรียบเทียบกับรัศมีสุริยะนั้นบอกคุณว่าโดยทั่วไปวงโคจรเหล่านี้จะไม่ผ่านการขนส่งในมุมมองใด ๆ อันที่จริงจำนวนของระบบขนส่งมวลชนที่ค้นพบหลายแห่งของเคปเลอร์นั้น "ประจบ" มากกว่าระบบสุริยะ

ดาวเทียมเคปเลอร์สามารถตรวจจับดาวเคราะห์ transiting ขนาดเล็กมากได้ด้วยความแม่นยำทางแสงที่สูงมาก (การแช่ในฟลักซ์เป็นสัดส่วนกับรากที่สองของรัศมีดาวเคราะห์นอกระบบ) ภาพด้านล่างนำเสนอโดยทีมงานองค์การนาซ่าเคปเลอร์ (ล้าสมัยเล็กน้อยในตอนนี้) แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ผู้สมัครถูกค้นพบซึ่งมีขนาดจนถึงดาวอังคาร อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ เพราะจะต้องเห็นสัญญาณการขนส่งหลายครั้งและเคปเลอร์ศึกษาท้องฟ้าเป็นระยะเวลาประมาณ 2.5 ปี (เมื่อมีการสร้างพล็อตนี้)

ดังนั้นจากมุมมองนี้อาจจะเห็นดาวศุกร์ แต่ไม่มีดาวเคราะห์ดวงอื่นที่ยืนยันได้

อย่างไรก็ตามมีรอยย่น Alpha Cen A นั้นสว่างเกินไปสำหรับการศึกษาประเภทนี้และสว่างกว่าดาวเคปเลอร์ คุณต้องสร้างเครื่องมือพิเศษหรือกล้องโทรทรรศน์เพื่อค้นหาการผ่านหน้าไปรอบ ๆ ดาวที่สว่างมาก งานนี้ทำโดยการสำรวจภาคพื้นดิน (โดยส่วนใหญ่จะพบจูปิเตอร์ร้อน) ดาวเทียมใหม่ชื่อTESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite เปิดตัวในเดือนเมษายน 2561) เป็นภารกิจสองปีมุ่งเน้นไปที่การค้นหาดาวเคราะห์ขนาดเล็ก (ขนาดโลกและใหญ่กว่า) รอบดาวฤกษ์สว่าง อย่างไรก็ตามเป้าหมายส่วนใหญ่ของมัน (รวมถึงอัลฟ่าเซ็น) จะถูกตรวจสอบเพียง 1-2 เดือนดังนั้นเฉพาะส่วนภายในของระบบดาวเคราะห์ของพวกเขาเท่านั้นที่จะถูกตรวจสอบ

ก่อนอื่นฉันคิดว่าคำตอบของ Rob Jeffries นั้นยอดเยี่ยม ฉันจะเพิ่มจุดย่อย ๆ ที่น่าจะกล่าวถึง

เราจะสามารถตรวจจับและใช้กล้องโทรทรรศน์อะไรได้บ้าง

Alpha Centauri A เป็นดาวคู่ที่มี Alpha Centauri B และพวกมันอยู่ใกล้พอที่จะมีขนาดไม่คงที่ L4 หรือ L5 ดังนั้นสิ่งใดก็ตามที่โคจรรอบหนึ่งในนั้นจะต้องอยู่ใกล้กันมาก (ระยะทางปรอทอาจจะวีนัส) หรือไกลมาก และเย็นมากยิ่งกว่าระยะทางของดาวพลูโตมากโคจรรอบดาวทั้งสองเช่น Proxima Centauri

ถ้าคุณวางดาวพฤหัสบดีไว้ในวงโคจรของดวงอาทิตย์รอบ ๆ A หรือ B เอฟเฟกต์ทั้งสามอย่างนี้จะสร้างวงโคจรที่ไม่เสถียรอย่างแน่นอนสำหรับดาวเคราะห์ที่ไม่น่าจะอยู่ได้นานดังนั้นคำตอบของคำถามนี้ก็คือระบบสุริยะของเรา ประเภทของวงโคจรรอบ A หรือ B เป็นไปไม่ได้

เราสามารถตรวจจับสัญญาณวิทยุและ / หรือบรรยากาศใด ๆ ได้หรือไม่?

สำหรับตอนนี้การตรวจจับชั้นบรรยากาศของเรานั้นมี จำกัด มากและมีเพียงดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของพวกมันมาก แต่บทความบอกว่าพวกมันกำลังทำงานกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่อยู่ระหว่างทางดังนั้นบางทีในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า บนนั้นสำหรับดาวเคราะห์โซนอาศัย

การตรวจจับบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ

ในคลื่นวิทยุและสิ่งที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงแสงที่มองเห็นได้ฉันไม่สามารถหาบทความดีๆได้ แต่ถ้าดาวเคราะห์มนุษย์ต่างดาวยิงข้อความมาหาเราด้วยลำแสงแคบ ๆ - จากนั้นฉันแน่ใจว่าเราสามารถตรวจจับได้ ลำแสงขนาดใหญ่พอ แต่เราสามารถตรวจจับโลกอื่นด้วยเอาท์พุทปัจจุบันของเราได้หรือไม่? ฉันไม่คิดว่าเราใกล้เคียงกับเทคโนโลยีการตรวจจับแบบนั้น

(และถ้าฉันทำผิดฉันยินดีต้อนรับการแก้ไข)

(ฉันถามบางอย่างเช่นนี้ระหว่างการบรรยาย von Karman โดย Neil Turner)

เขาตอบคุณหรือเปล่า เขาพูดอะไรดีหรือไม่?

คำตอบของโอนีลเทอร์เนอร์จาก"การกำเนิดของดาวเคราะห์" โดยฟอนคาร์แมนบรรยาย

เราจะตรวจจับดาวเคราะห์รอบ ๆ ระบบสุริยะของเราได้อย่างไร ดาวเคราะห์ของเราต้องถูกตรวจจับโดยใช้วิธีการเปลี่ยนผ่านหรือไม่?

โดยรวมใช่ ดาวพฤหัสบดีคุณอาจตรวจพบด้วยวิธีเรเดียนความเร็วถ้าคุณเต็มใจที่จะรอหนึ่งวงโคจรหรือสองอย่างเพื่อให้แน่ใจดังนั้น 12 ปีสำหรับดาวพฤหัสบดีที่จะไปรอบดวงอาทิตย์

ดาวเคราะห์ดวงอื่นจะยากมาก หากพวกเขาผ่านการตรวจสอบคุณสามารถตรวจจับพวกเขาด้วยเทคโนโลยีที่คล้ายกับของเรา คุณจะต้องโชคดีเพราะระบบสุริยะของเราไม่กะทัดรัดเหมือน [คนอื่นค้นพบโดยเคปเลอร์]; มันค่อนข้างกระจายออกไป หากคุณมีดาวเคราะห์อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของคุณมากคุณจะมีโอกาสพอสมควรถ้ามันมีการวางแนวแบบสุ่มมันจะอยู่ในแนวสายตาของคุณ ถ้ามันอยู่ไกลมากมีความเป็นไปได้มากกว่าสำหรับการปฐมนิเทศและมีความเป็นไปได้น้อยกว่านี้ถ้าสิ่งต่าง ๆ เป็นแบบสุ่ม

ดังนั้นสำหรับคนที่จะเห็นดาวพฤหัสของเราจากดาวใกล้เคียงมีโอกาสน้อยกว่าที่เราจะเห็นดาวพฤหัสร้อน มีเอเลี่ยนเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่ดูระบบสุริยะของเราและเห็นมันผ่านการผ่านหน้าในขณะนี้