Budući svemirski opservatorij mogao bi koristiti egzo-pomrčine za otkrivanje populacija egzomjeseca.
Astronomi su kroz povijest iskoristili razne astronomske fenomene za značajna otkrića, poput otkrića helija i potvrde opće teorije relativnosti. Sada bi pomrčine u udaljenim egzoplanetarnim sustavima mogle pomoći u potrazi za neuhvatljivim egzomjescima.
Nedavno istraživanje sa Sveučilišta Michigan, u suradnji s Johns Hopkins APL i Odjelom za fiziku te Kavli Institutom za astrofiziku i svemirska istraživanja na Massachusetts Institute of Technology, objavljeno na otvorenom serveru arXiv, istražuje mogućnost korištenja buduće misije za lov na pomrčine, tranzite i okultacije u udaljenim sustavima. Autori ovog istraživanja, Mary Anne Limbach i Jacob Lustig-Yager, predlažu novi pristup otkrivanju egzomjeseca.
Potraga za egzomjescima
“Opservatorij naseljivih svjetova će vjerojatno moći otkriti egzomjesece koristeći razne metode detekcije, za razliku od postojećih opservatorija,” izjavila je Mary Anne Limbach, glavna autorica istraživanja, za Universe Today. “U sustavu gdje otkrijemo egzomjesec putem egzo-pomrčine, mogli bismo uočiti i druge karakteristike, poput svjetlosti s mjeseca unutar kombiniranog spektra reflektirane svjetlosti mjeseca i planeta.”
Predloženi Opservatorij naseljivih svjetova (na engl. Habitable Worlds Observatory – HWO) izveden je iz koncepta LUVOIR-B (Large UV Optical Infrared telescope). Ovaj koncept je naglašen u Astro2020 pregledu za svemirsku astronomiju. Opservatorij naseljivih svjetova bi radio s točke Lagrangea L2 Sunca-Zemlje (trenutno prebivalište za Euclid i JWST), a lansirao bi se na raketi SLS ili Falcon Heavy negdje sredinom 2030-ih.
Opservatorij naseljivih svjetova bi koristio slobodno leteći “zvjezdani štit”, omogućujući mu direktno promatranje egzoplaneta koji kruže oko zvijezda. Ono što posebno privlači promatrače je mogućnost viđenja velikih mjeseca koji kruže oko tih planeta. Do sada, tvrdnje o detekciji egzomjeseca, poput Kepler-1625b i Kepler-1708b, ostale su neuhvatljive. Međutim, ako ti mjeseci kruže duž svojih ekvatorijalnih ravnina, vidjeli bismo karakteristična smanjenja svjetlosti dok ti mjeseci prolaze kroz sjenu planeta, a zatim bacaju svoje sjene natrag na glavnu zvijezdu.
Pomrčine, tranziti i okultacije
U astronomiji, ovaj obrazac pomrčina-tranzit naziva se serijom uzajamnih događaja, jer jedno tijelo prolazi ispred drugog. U našem Sunčevom sustavu, Jupiter je glavni primjer toga. Zemlja i Mjesec doživljavaju slične događaje dvaput godišnje tijekom tzv. sezona pomrčina.
“Primarna misija opservatorija naseljivih svjetova je tražiti znakove života na planetima koji kruže oko drugih zvijezda. Da bi to postigao, opservatorij naseljivih svjetova će morati promatrati mnoge obližnje zvjezdane sustave, ponekad nekoliko dana u kontinuitetu,” kaže Limbach.
“Tijekom tih promatranja, opservatorij naseljivih svjetova će mjeriti reflektiranu svjetlost direktno promatranih planeta u sustavu. Ako se tijekom tog vremena dogodi egzo-pomrčina (ili tranzit), opažat ćemo značajno manje svjetlosti s planeta tijekom pomrčine (do oko 30% manje za analogan sustav Zemlja-Mjesec, ovisno o orbitalnoj fazi).”
Već imamo neku ideju kako bi događaj “egzo-pomrčine” ili tranzita mogao izgledati iz daljine. Godine 2008. NASA je preusmjerila svemirsku letjelicu Deep Impact za ono što je poznato kao EPOXI (kombinacija dvaju akronima: Deep Impact Extended Investigation i Extrasolar Planet Observation and Characterization missions). Gledajući natrag na sustav Zemlja-Mjesec, EPOXI je vidio niz tranzita. To istraživačima daje ideju kako bi takav događaj mogao izgledati.
Potraga za analogima Zemlje
Opservatorij naseljivih svjetova radio bi u bliskom infracrvenom spektru, pojasu gdje veliki mjeseci mogu nadmašiti svoje matične svjetove. S analognim sustavom Zemlja-Mjesec, opservatorij naseljivih svjetova se očekuje vidjeti 2-20 uzajamnih događaja na udaljenostima do 10 parseka. Veći događaji plinovitih divova mogli bi biti detektirani na udaljenostima do 20 parseka.
“Budući da će opservatorij naseljivih svjetova imati dostupne višestruke metode detekcije egzomjeseca i predviđamo da će ove metode olakšati detekciju egzomjeseca, opservatorij naseljivih svjetova bi mogao otkriti opće informacije o populaciji egzomjeseca, kao što su koliko su česti ili rijetki veliki mjeseci oko planeta sličnih Zemlji, ili pod kojim fizičkim okolnostima se egzomjeseci lako pronalaze,” kaže Jacob Lustig-Yager (Sveučilište Washington). “Ako opservatorij naseljivih svjetova uspije otkriti mnoge egzomjesece, to bi moglo otvoriti vrata za takve populacijske studije u budućnosti.”
Naravno, detekcija egzomjeseca putem egzo-pomrčina koje oni proizvode bit će teška. Ovo će predstavljati sam vrh onoga što je čak i Opservatorij naseljivih svjetova sposoban učiniti. Ova metoda će se također morati nositi s lažnim signalima. To uključuje moguće “egzo-prstene” pa čak i varijabilnost vremena i rotaciju koja mijenja albedo ili ukupnu svjetlinu glavne zvijezde.
S pozitivne strane, istraživači napominju da bi mlađi sustavi trebali proizvoditi više uzajamnih događaja. Zamislite sustav Zemlja-Mjesec rano u njegovoj povijesti kada je Mjesec tek bio odvojen od Zemlje i bio mnogo bliže. Ovaj primordijalni Mjesec bi se nadvio velik na nebu, proizvodeći mnoge pomrčine.
Populacija egzomjeseca
“Sljedeći aspekt koji istražujemo je spektroskopska detektabilnost ‘zemljolikih’ mjeseca koji kruže oko plinovitih divova u naseljivoj zoni,” kaže Limbach. “Iako su takvi mjeseci često prikazivani u popularnoj kulturi (npr. Endor i Pandora), opservatorij naseljivih svjetova bi mogao biti prvi opservatorij sposoban otkriti i karakterizirati ih, ako postoje.” U konačnici, opisane metode mogle bi dovesti do otkrića cijele populacije egzomjeseca, omogućujući nam da sa sigurnošću kažemo koliko su česti u kozmosu.
