Reditio

Howard L. Braden író blogja

Három Föld-szerű bolygó a lakható zónában – Miért jó ez?
2017. február 22. írta: Howard L. Braden

Három Föld-szerű bolygó a lakható zónában – Miért jó ez?

A NASA 2017. február 22-én számolt be egy 14 évig tartó megfigyelés eredményéről, miszerint a 40 fényévre található Trappist-1 nevű csillag körül hét bolygót fedeztek fel, melyek közül három az ún. lakható zónában kering (ahol lehet folyékony víz a felszínükön).

Úgy gondolom, nem mondtak el minden fontos aspektust, csak utaltak rá, viszont nem sikerült a lényege igazán megragadniuk a pillanat hevében. 

sp_160502_habitable_planet_orbit.jpg

Azáltal, hogy egy 39 fényévre található törpecsillag körül 14 év "megfeszített munkájával" Föld-szerű bolygókat találtak, növeli annak a valószínűségét, hogy ez a jelenség gyakori. A probléma az egész exobolygókutatással, hogy a jelenlegi legjobb módszer csak az olyan csillagok körül tud kimutatni exobolygót, amelyeknek a bolygói pont úgy keringenek a csillagjuk körül, hogy el-eltakarják azt, amikor elhaladnak a csillag és a Föld között. Kvázi "napfogyatkozásokat" detektálunk ilyenkor, a csillag fényében tapasztalható ingadozás formájában. (Valószínűleg ezért is tartott a kutatás 14 évig, mert elég időt kellett adni a megfigyelésnek ahhoz, hogy több keringési ciklus is bekövetkezhessen az egyes bolygóknál, ami alapján azonosítani lehet az egyes exobolygókhoz tartozó egyes fényingadozásokat.)

Tehát ezek a csillagrendszerek a bolygókeringési síkjaikkal (ekliptika) éppen a Föld irányába fordulnak. Viszont hiába vannak mondjuk ugyanúgy bolygók a szomszéd csillag körül, ha annak az ekliptikája például 5 fokkal eltér; ugyanis ekkor már nem történik meg a fogyatkozás, a csillag előtti elhaladás, így nem érzékeljük a bolygórendszert.

Ez az ablak kb. 3 tizedfok szélességű. Az 1200-szor van meg egy teljes körben (ez 1:1200 arányú mintavételezés), tehát ahány exobolygót találtunk eddig egy adott távolságon belül, azt nyugodtan megszorozhatjuk – kerekítsünk – ezerrel, mert tehát kb. minden ezer exobolygóból csak 1-et vagyunk képesek érzékelni. (Most még, fejlesztik a más módszereken alapuló érzékeléshez szükséges technológiát és eszközöket.)

No persze mivel 50 fényévnyi sugarú gömbben "mindössze csak" kétezer csillag található, ezért ezen belül még nem alkalmazhatjuk biztonsággal az ezres szorzót, tágítunk kell "sok"-ra.

Ha tehát 40 fényévnyire innen találtunk három Föld-szerű exobolygót a lakható zónában, úgy talán jó eséllyel feltételezhetjük, hogy van ott jóval több is, csak épp nem úgy fordul a csillagrendszerük ekliptikája, hogy képesek legyünk felfedezni őket.

Mindenesetre egyszer, nem a mi életünkben, de talán rájönnek az asztrofizikusok és űrkutatási mérnökök, hogyan lehet értelmes idő alatt odajutni. Ha lehetséges.

 

Ha tetszett az írás, iratkozz fel a Facebook-oldalamra, és kapcsold be az Értesítést a bejegyzésekre is, hogy értesülhess a további blogbejegyzéseimről, könyvmegjelenésről! Visszamenőlegesen is érdemes lapozgatnod a blogon, vannak érdekes témák.

A bejegyzés trackback címe:

http://reditio.blog.hu/api/trackback/id/tr4712283141

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

Nabradius 2017.02.23. 14:21:23

Érdekes reagálás a felfedezésre. Én úgy tudtam, hogy nem csak ez az egy módszer van. Ezt a módszert ismereteim szerint a Kepler távcső használja, a többi a hatás-ellenhatás törvényén alapulva figyel. Ekkor azt nézik, hogy egy esetleges létező bolygó mekkorát "ráncigál" a csillagán, az elliptikus pályán való haladáskor. Vélhetően ezeket is így fedezték fel, majd mivel úgy gondolom, hogy tudós emberek, felfedezésüket más módszerrel, esetleg az általad leírt módon, más távcsövekkel is megerősítették. Biztos, hogy nem jelentették volna be, ha nem lettek volna az eredmények több szemszögből és tudományos módszerrel, több csillagász által is ellenőrizve. Először ennyi jutott eszembe, de szerintem még ezeken kívül is vannak módszerek egy naprendszer felderítésére.

A tévedés lehetőségét fenntartva, üdv:

Nabradius

bgp 2017.02.23. 17:38:17

A "rángatás" is csak akkor detektálható, ha az Föld felé történik (kb azonos a 2 rendszer keringési síkja).

Howard L. Braden 2017.02.23. 17:51:06

@Nabradius: Igen, jól emlékszel, három módszer van (vagy én ennyiről tudok, és ezt a "tévedés lehetőségét fenntartva"-formulát nekem is alkalmaznom kellene :) ), ezekre van is utalás a cikkben zárójelesen, csak nem nevezem meg őket, nem bonyolítandó túl az olvasmányt.

Az egyik az, amikor lehetőleg minél inkább derékszöget zár be a másik csillagrendszer "egyenlítője" a mi naprendszerünkével, ekkor a csillag ingadozik, ahogy kering a közös tömegközéppont körül (mondjuk hogy ekkora eltérést hogyan képesek érzékelni, az rejtély előttem, de hát ugye nem csak az létezhet, amit értünk).

A másik módszer az, (amire bgp is utalt, szia, bgp) amikor már ugyan nincs kitakarás, mert nagyobb az ekliptikák szögeltérése a (legalábbis általam kalkulált) 3-4 tizedfoknál, viszont a csillag kóválygása a közös tömegközéppont körül a fényének vörös- és kékeltolódásában nyilvánul meg.

Csak tudtommal ezek sokkal pontatlanabb mérési lehetőségek, mint a tényleges kitakarásos, tranzitos módszer. Azért is leginkább ezzel a módszerrel észlelnek exobolygókat. Ha jól tudom. De nem szakterületem ez.

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll 2017.02.23. 17:59:21

Csak szerintem a csillagok körüli bolygó keringések síkja többnyire egybeesik a Tejút rendszer forgási síkjával, ahogy a csillaguké is.

nevetőharmadik 2017.02.23. 20:08:38

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll: Ez igaz lehet, de már egy minimális eltérés is elegendő ahhoz, hogy ne lehessen látni. Furcsaságok meg előfordulnak már a Naprendszerben is szép számmal: a Plútó keringési síkja jócskán eltér az ekliptikától. Az Uránusz és Plútó forgási tengelyei is extrém módon dőltek, a Vénusz meg a többi bolygóhoz képest "szembe" forog a tengelye körül.

Howard L. Braden 2017.02.23. 20:18:37

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll: Már utánajártam, nem esnek egybe, össze-vissza állnak, ezt írja ez a cikk: :) curious.astro.cornell.edu/about-us/159-our-solar-system/the-sun/the-solar-system/236-are-the-planes-of-solar-systems-aligned-with-the-plane-of-the-galaxy-intermediate

Ami a pontos szöget illeti a Naprendszer esetében, na ott van egy érdekes jelenség. Ebben a belinkelt cikkben a 63 fokos eltérést a prof. a Naprendszer ekliptikájához (bolygókeringési síkjához) köti, egy UniverseToday-es cikkben pedig egy szakújságíró a Föld egyenlítőjéhez, ráadásul elmondja a kapcsolódó Youtube-videóján is, szóval nem csak elírás, tényleg vagy ő tudja rosszul, vagy a prof. Egyrészt mindkét tévedés elég kellemetlen, különösen hogy még egy Youtube-videóra is rákerült egy talán téves állítás, másrészt az eltérés 23 fok, tehát nagyon nem mindegy.

Már írtam a szakújságírónak, hogy nézzen utána. A profnak majd akkor írok, ha nem sikerül dűlőre jutni az újságíróval. (Inkább ő egyeztessen a csillagászprofesszorral, mint én messzi akárkiként.) :)

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll 2017.02.23. 23:36:47

@nevetőharmadik: @Howard L. Braden: Nyilván vannak eltérések, csak egy egy galaxis gázából kialakuló csillagok alapvetően a galaxis forgásából nyerik az impulzus momentumukat, vagyis nagy átlagban azonosnak kell lenniük a keringési síkoknak. No persze a szupernova robbanások összekuszálhatják ezeket.

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll 2017.02.23. 23:38:30

@Howard L. Braden: Mondjuk az meg jogos, hogy a síktól való eltérés már minimális szögben is lehetetlenné teszi az észlelést.

Howard L. Braden 2017.02.23. 23:49:49

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll: Igen, én is így következtettem (hogy illeszkednie kellene az ekliptikáknak). Valószínűleg van más hatás is a bolygófejlődés folyamán, amely elforgat keringési síkokat. (Egymáshoz közel elhaladó csillagok gravitációja képes lehet erre.)

PFreddy 2017.02.23. 23:53:13

@Howard L. Braden: Jó írás, gratulálok hozzá!

Egy dologban azonban kötözködnöm kell: a bolygórendszerek ekliptikájának a látóiránnyal bezárt szöge (ezt nevezed ''ablak''-nak) jóval nagyobb lehet tranzitos exobolygók esetében, mint 3 tized fok. A csillagászatban a fenti leíársnak megfelelő mennyiség a bolygórendszer inklinációja, ennek 90 fok közelében kell lennie, de fedeztek fel tranzitos exobolygókat 84-től 96 fokos inklinációig.
Vagyis az ''ablak'' jóval nagyobb mint ahogy írtad, vagy a megfogalmazás pontatlan.

Nabradius 2017.02.24. 12:48:31

@Howard L. Braden:
Igaz ami igaz. Valóban nem olyan pontosak ezek a módszerek, inkább csak a tranzit módszer igazolására használják. Hogy hogyan észlelik a rángást? Szerintem csak úgy lehet, ha valamilyen szinten mereven áll a teleszkóp. Ez az űrben gyakorlatilag adott, oda fordítják, megállítják, oszt jó napot. A földi teleszkópoknál figyelembe kell venni a Föld forgását, helyi mozgásokat, akár még a szélirányt is, gondolom mint tök laikus. Erre meg ott van nekik giroszkóp meg a számítógép. Bár jobban belegondolva kétlem, hogy ezt földi távcsövekkel ellenőriznék vissza. Nem vagyok én sem szakértő, pláne utálom az általam nem értett fogalmakat sem. Jó lesz olvasni a nálam jóval hozzáértőbbeket, már ha megértem amit mondanak.
Legalább valaki foglalkozik ezzel a témával, tényleg jó írás.

Üdv:

Nabradius

Gaspen 2017.02.24. 22:59:25

Én arra lennék kíváncsi, hogy ekkora távolságon nincs a Föld és a Trappist között semmi zavaró égitest, köd, gázfelhő, akármi ? Tehát egy az egyben odalátunk a 40 fényévnyire lévő rendszerre ?

VogelZsigmond 2017.02.25. 11:32:16

Birom, hogy lehet meg manapsag egymas fikazasa nelkul is "vitatkozni"! :)

PFreddy 2017.02.25. 15:01:49

@Gaspen:
Gáz és por van, de relatíve kevés, kis mértékben csökkenti csak az abszolút fényességet. Ez azonban nem zavaró, mert a tranzitos exobolygó kimutatásához elég a relatív fényességcsökkenést kimutatni (majd később spektroszkópiai mérésekkel igazolni). Magyarán egy ideig konstans a vizsgált csillag fényessége, mindegy is hogy mennyi, de állandó, majd amikor a bolygó belép a csillaga elé, ez a fényesség csökken le. A fényességcsökkenés időtartama, relatív mértéke, lefolyása az ami számít.

PFreddy 2017.02.25. 15:05:14

@Nabradius: A távcsőnek nem kell mereven állnia, amúgy is, egy hosszabb mérésnél követnie kell a csillagot az égbolton. A csillag bolygó általi "rángatását" spektroszkópiai úton lehet kimutatni. A csillagfényt hullámhossz szerint felbontják, ekkor detektálhatóak a csillag kémiai elemei által okozott spektrumvonalak. Ezek eltolódása a földi, laboratóriumokban mért hullámhosszakhoz képest arányos a csillag távolodási/közeledési sebességével. Ha pedig a távolodás-közeledés periodikus, az azt jelenti hogy a csillag körül valami kering, mondjuk egy bolygó.

Howard L. Braden 2017.02.28. 14:45:16

@PFreddy: Elnézést a késésért, a Gmail app volt kedves elfelejteni a bloggal kapcsolatos emailcímemet, és nem jöttek meg az értesítések. :) Kellett pár nap, hogy feltűnjön.

Tehát azt mondod, hogy a 3 tizedfoknyi ablak (amelyen belül még "belelóg a bolygó a csillagba") túl kicsi. Én ezt a Mars-Nap esetére számoltam ki, de értelemszerűen az ablak fordítottan arányos a bolygó keringési távolságával, és fordítottan arányos a csillag méretével. (A bolygó méretével csak a bolygóméret:csillagméret—arányban arányos, tehát az elhanyagolható.)

Tehát ebben a tekintetben a 3 tizedfok biztosan csak hozzávetőleges, bár az is igaz, hogy ha egy bolygó nagyon közel kering a csillagához, akkor az a csillag valószínűleg törpe, tehát az arány megmarad, így a nyílásszög sem változik jelentős mértékben.

A másik lehetőség, hogy elszámoltam magam. Szerintem ez Asin(csillagméret/keringésitáv).

A Mars esetében ez 0,3 fok, a Föld esetében 0,5 fok. Én úgy látom, hogy hacsak nem a számítás módjában tévedek, akkor ez stimmel. Vagy te máshogy számolnád? Mert akkor át kell gondolni. :) (Tény, hogy már vagy 20 éve tanultam a szögfüggvényeket, akkor még nagyon penge voltam, de ugye a rutin elvesztése megnöveli a szarvashibák esélyét.)

Nagyon jó a spektroszkópiai módszer leírása, amit utoljára küldtél, ennél jobban és szebben összefoglalni szerintem nem is lehet.

Howard L. Braden 2017.02.28. 14:51:42

@Nabradius: Igen, ezeket a mérések már nem lehet a földi légkör alól elvégezni. A Kepler űrteleszkóppal végzik ezt, messze a Földtől.

https://hu.wikipedia.org/wiki/Kepler_űrtávcső

Érdemes elolvasni a leírását, elképesztő, amit művelnek vele. Egy nagyon nagy felbontású érzékelővel figyel kb. a Hattyú és Lant csillagkép közti irányba, és egy algoritmus azonosítja a csillagokat, elemzi a fényingadozást, és a végén kiadja a csillagászoknak, hogy "itt ez a Trappist-1, ennél ezt mértem". :)

PFreddy 2017.03.02. 08:58:26

@Howard L. Braden: Teljesen jól számoltál, a csillagsugár/bolygó-pályasugár arány a kulcs. Az inklináció csak annyival bolondítja meg a helyzetet, hogy a te általad definiált ''ablakszög'' az 90°-inklináció, tehát nem változtat semmin, csak sin helyet itt pl. cos-t kell használni (Impact Parameter):

www.paulanthonywilson.com/exoplanets/exoplanet-detection-techniques/the-exoplanet-transit-method/

A Marsra bizonyára helyes a 0,3 fok, de egy törpecsillag esetében nem marad meg a fenti arány. A TRAPPIST-1 átmérője pl. 10%-a a Napénak, a bolygópályák félnagytengelye viszont jóval kisebb, nagyságrendileg 0,01-0,02 AU (míg a Marsé ugye 1,5 AU). Így az ablakszög is feltornázható 5-6 fokig.

Olvastam az írásaidat itt a blogon, alapos felkészültséget mutatnak. Hadd kérdezzem meg, hogy tanultál annak idején ezekről a témákról (csillagászat, földrajz, matematika) vagy az érdeklődésednek megfelelő dolgoknak utánaolvastál?

Howard L. Braden 2017.03.02. 23:55:27

@PFreddy: Értem! :) Valóban, a Trappist-1 esetében tényleg foknyi nagyságrendre növekszik az észlelési ablak szélessége… Ami azt is jelenti akkor, hogy az ilyen törpecsillagok közül kb. 10-szer annyi körül detektálható exobolygó, mint a Naphoz hasonló csillagok esetében. Ez izgalmas. Frissítenem kell az írást… :)

Örülök, hogy érdemesnek tartottad elolvasni más írásaimat. Nincs mögöttem szakmai háttér, csak tudományos érdeklődés (úgy tűnik, ezért is számoltam szinusszal inklináció helyett), illetve nagyon gyorsan tanulok. Sajnos csak 17 éves korom óta, azelőtt nem így volt.