Päikeseväliste planeetide jahtimisel võib astronoomidele ja entusiastidele andeks anda, et nad on natuke optimistlikud. Kas tuhandete kiviste planeetide, gaasigigaanide ja muude taevakehade avastamise käigus on liiga palju loota, et ehk leiame kunagi ehtsa Maa-analoogi? Mitte lihtsalt “Maa-sarnane” planeet (mis tähendab võrreldava suurusega kivist keha), vaid ka tegelik Maa 2.0?
See on kindlasti olnud eksoplaneetide jahimeeste üks eesmärke, kes otsivad lähedalasuvatest tähesüsteemidest planeete, mis pole mitte ainult kivised, vaid ka orbiidil tähe asustatavas tsoonis, näitavad atmosfääri märke ja nende pinnal on vesi. Kuid Venemaal Peterburis asuva Pulkovo observatooriumi astrofüüsiku Aleksei G. Butkevitši uue uuringu järgi võib Maa ise takistada meie katseid 2.0 2.0 takistada!
Butkevitši uuring pealkirjaga “Astromeetrilise eksoplaneedi tuvastamine ja Maa orbitaalliikumine” avaldati hiljuti ajakirjas Kuningliku Astronoomiaühingu igakuised teated. Uuringu huvides uuris dr Butkevitš, kuidas Maa enda orbitaalpositsiooni muutused võivad muuta tähe liikumise mõõtmise keerukamaks selle süsteemi barycenter ümber.
Seda eksoplaneedi tuvastamise meetodit, kus tähe liikumine tähesüsteemi massikeskme ümber (barycenter) on tuntud kui astromeetrilist meetodit. Põhimõtteliselt püüavad astronoomid kindlaks teha, kas tähe (st planeetide) ümber esinevad gravitatsiooniväljad põhjustavad tähe edasi-tagasi võnkumist. See kehtib kindlasti Päikesesüsteemi kohta, kus meie Päike tõmmatakse kõigi planeetide tõmbamisel edasi-tagasi ümber ühise keskpunkti.
Varem on seda tehnikat kasutatud binaarsete tähtede suure täpsusega tuvastamiseks. Viimastel aastakümnetel on seda peetud eksoplaneedi jahipidamise elujõuliseks meetodiks. See ei ole lihtne ülesanne, kuna võnkeid on vahemaa tagant üsna keeruline tuvastada. Ja kuni viimase ajani oli nende nihete tuvastamiseks vajalik täpsuse tase instrumendi tundlikkuse kõige äärel.
See muutub kiiresti tänu täiustatud mõõteriistadele, mis võimaldavad täpsust kuni mikrokiiruse sekundini. Selle heaks näiteks on ESA kosmoselaev Gaia, mis võeti 2013. aastal kasutusele meie galaktikas miljardite tähtede suhtelise liikumise kataloogimiseks ja mõõtmiseks. Arvestades, et see võib läbi viia mõõtmisi 10 mikrokiiruse sekundis, usutakse, et see missioon võiks eksoplaneetide leidmise huvides läbi viia astromeetrilisi mõõtmisi.
Kuid nagu Butkevitš selgitas, on selle meetodi kasutamisel ka muid probleeme. "Standardne astromeetriline mudel põhineb eeldusel, et tähed liiguvad Päikesesüsteemi baarikeskuse suhtes ühtlaselt," nendib ta. Kuid nagu ta selgitab, on Maa orbitaalliikumise mõju uurimisel astromeetrilisele avastamisele Maa orbiidi ja tähe asukoha suhe süsteemi barycenteriga korrelatsioonis.
Teisiti öeldes uuris dr Butkevitš, kas meie planeedi liikumine Päikese ümber ja Päikese liikumine selle massikeskme ümber võivad pärssida teiste tähtede parallaksi mõõtmisi. See muudaks tähe liikumise kõik mõõtmised, mis on kavandatud nägema, kas leidub tähti tiirlevaid planeete, tegelikult kasutud. Või nagu ütles dr Butkevitš oma uuringus:
„Lihtsatest geomeetrilistest kaalutlustest nähtub, et sellistes süsteemides võib peremeestähe orbitaalliikumine teatud tingimustel olla vaatluslikult parallaktilisele efektile lähedal või isegi sellest eristamatu. See tähendab, et parallaksi parameetrid võivad orbitaalliikumise osaliselt või täielikult neelata. ”
See kehtib eriti süsteemide kohta, kus planeedi orbitaalperiood oli üks aasta ja mille orbiit viis selle Päikese ekliptika lähedale - st nagu Maa enda orbiit! Nii et põhimõtteliselt ei suudaks astronoomid astromeetriliste mõõtmiste abil Maa 2.0 avastada, sest Maa enda orbiit ja Päikese enda võnke muudavad tuvastamise peaaegu võimatuks.
Nagu väidab dr Butkevitš oma järeldustes:
„Esitame Maa orbitaalliikumise mõju analüüsi eksoplanetaarsete süsteemide astromeetrilisele tuvastatavusele. Näitasime, et kui planeedi periood on lähedane ühele aastale ja selle orbitaaltasapind on peaaegu eklektilise paralleeliga, võib parallaksi parameeter absorbeerida peremehe orbitaalset liikumist täielikult või osaliselt. Täieliku imendumise korral on planeet astromeetriliselt tuvastamatu. ”
Õnneks on eksoplaneetide jahimeestel hulgaliselt muid meetodeid, sealhulgas otseseid ja kaudseid mõõtmisi. Ja kui rääkida planeetide naabruses asuvate tähtede ümber määrimisest, siis kaks kõige tõhusamat hõlmavad Doppleri nihke mõõtmist tähtedes (teise nimega radiaalse kiiruse meetod) ja kastetakse tähe heleduses (aka transiidimeetod).
Sellegipoolest kannatavad need meetodid oma puuduste tõttu ja nende täpsustamise esimene samm on nende piirangute tundmine. Sellega seoses on dr Butkevitši uuringus heliotsentrismi ja relatiivsusteooria kaja, kus meile tuletatakse meelde, et meie enda kontrollpunkt pole ruumis fikseeritud ja see võib mõjutada meie tähelepanekuid.
Eeldatakse, et eksoplaneetide jahipidamisest on palju kasu järgmise põlvkonna instrumentide, nagu näiteks James Webbi kosmoseteleskoobi, transiidisopopneti uuringu satelliidi (TESS) jt kasutuselevõtust.
