To øjne til at jage Stray Planet messes

Hvordan kan vi måle masserne af fritflydende planeter, der vandrer rundt i vores galakse? En ny undersøgelse identificerer en tilgang, der kombinerer kraften i to kommende missioner.

Kunstner s indtryk af en gas-gigantisk exoplanet, der er skubbet ud fra sit stjernesystem og nu ikke har nogen vært. [NASA / Caltech] NASA / Caltech

Finde usynlige planeter

De fleste exoplaneter, som vi hidtil har fundet, har været afhængige af målinger af deres værtsstjerner, enten via dips i værtsstjernen s lys, når planeten passerer foran (transitdetektioner), eller via vingende linjer i værten star s spektre forårsaget af planeten s gravitationsmagasin (radial hastighedsdetekteringer) Men fritflydende planeter har ingen værter og er derfor effektivt usynlige, da de ikke giver meget af deres eget lys. For at finde disse rogues, er vi afhængige af en anden metode: gravitationsmikrolensering.

Et diagram over, hvordan planeter detekteres via gravitationsmikrolensering. I dette tilfælde er planeten i kredsløb omkring en forgrundsobjektivstjerne, men det samme diagram kan også gælde for en fritflydende planet, der fungerer alene som linsen. Klik for at forstørre.
NASA

Ved mikrolensering kan massen af ​​en forbiplan i forgrunden enten fritflydende eller bundet til en værtsstjerne fungere som en linse og kort tyngdepunkt fokusere på lyset fra en baggrundsstjerne bag sig. Som et resultat lyses baggrundstjernen midlertidigt op (på tidsintervaller fra måske sekunder til år) i vores observationer. Selvom vi aldrig direkte ser forgrundsplaneten, kan vi udlede dens tilstedeværelse fra piggen i baggrundstjernen s lysstyrke.

Messer fra Parallax

I sig selv kan en mikrolenseringsobservation normalt ikke fortælle os om massen af ​​en fritflydende planet; Dette skyldes, at tidsskalaen for en lysende begivenhed afhænger af både linsens masse og af den relative korrekte bevægelse mellem baggrundskilden og forgrundslinseplaneten.

Men hvis vi samtidig kunne observere en mikrolenseringsbegivenhed fra to forskellige steder adskilt med en stor nok afstand? Så ville parallaxen give os mulighed for at bryde den degeneration: forskellene i spidslysstyrke og dens timing på de to placeringer ville give os mulighed for at beregne både hastigheden på objektivet i forhold til kilden og planetmassen.

Vantage-point i rummet

Hvor finder vi to følsomme øjne placeret langt nok fra hinanden til at gøre dette arbejde? I rummet, selvfølgelig!

Illustration af NASAs WFIRST-teleskop.
NASA

NASAs Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) er klar til lancering i midten af ​​2020'erne, og et af dets primære missionsmål er at udføre bredfeltafbildning, der muliggør opdagelse af hundreder af fritflydende planeter - og mange yderligere bundne planeter - via mikrolensering.

Hvad det andet øje angår, foreslår forskerne Etienne Bachelet (Las Cumbres Observatorium) og Matthew Penny (Ohio State University), at ESAs kommende Euclid-mission er nøjagtigt, hvad vi har brug for. Euclid, der blev lanceret i 2022, vil have lignende videfeltafbildningskapaciteter som WFIRST, og det vil være i stand til at foretage komplementære mikrolenseringsparallaxmålinger, så længe de to satellitter er 100.000 km eller mere fra hinanden.

Brug af huller

Kunstnerens illustration af Det Europæiske Rumorganisations Euclid-mission.
ESA / C. Carreau

Selvom Euclids primære videnskabelige mål er at studere mørk energi og mørk stof, demonstrerer Bachelet og Penny, at en beskeden investering af Euclid-observationstid - cirka 60 dage under dens primære mission og yderligere 60 dage under dens udvidede mission - under planlægning af huller ville være nok at få masserne til 20 fritflydende planeter og mange flere bundne planeter.

Så hvad venter vi på? Lad os gå og lære mere om de useriøse planeter, der snigede gennem vores galakse!

Citation
“WFIRST og EUCLID: Aktivering af mikrolenseringsparallaxmåling fra rummet, ” Etienne Bachelet og Matthew Penny 2019 ApJL 880 L32. doi: 10, 3847 / 2041-8213 / ab2da5


Dette indlæg blev oprindeligt vist på AAS Nova, der indeholder forskningshøjdepunkter fra tidsskrifterne fra American Astronomical Society.