Astronoomid proovivad taevalaotusi ootamatuste suhtes pidevalt. Nad on valmis omaks võtma uusi ideid, mis võivad asendada möödunud aastate tarkusi.
Kuid reeglist on üks erand: Earth 2.0 otsing. Siin ei taha me leida ootamatuid, vaid oodatud. Tahame leida meie omaga nii sarnase planeedi, mida võime peaaegu nimetada koduks.
Ehkki me ei saa neid planeete piisavalt detailselt pildistada, et näha, kas tegemist on veevaba roheliste taimede ja tsivilisatsioonidega, saame kaudseid meetodeid kasutades leida Maa-sarnase planeedi - sarnase massi ja raadius Maa suhtes.
Probleeme on ainult üks: eksoplaneedi massi mõõtmise praegused tehnikad on piiratud. Tänaseks mõõdavad astronoomid radiatsioonikiirust - tähe orbiidil on väikesed võnked, kui teda eksoplaneedi gravitatsiooniline tõmme tõmbab -, et tuletada planeedi ja tähe massisuhe.
Kuid arvestades, et enamus eksoplaneete tuvastatakse nende transiidisignaali kaudu - tuhmub valguses, kui planeet möödub oma peremehe tähe ees - kas poleks tore, kui me saaksime selle massi mõõta ainuüksi selle meetodi põhjal? Noh, MITi astronoomid on leidnud tee.
Kraadiõppur Julien de Wit ja MacArthuri stipendiaat Sara Seager on välja töötanud uue meetodi massi määramiseks, kasutades ainult eksoplaneedi transiidisignaali. Planeedi läbimisel läbib tähe valgus planeedi atmosfääri õhukese kihi, mis neelab tähe valguse teatud lainepikkused. Kui tähevalgus jõuab Maale, jäljendatakse see atmosfääri koostise keemiliste sõrmejälgedega.
Niinimetatud ülekandespekter võimaldab astronoomidel uurida nende võõrmaailmade atmosfääre.
Kuid siin on võti: massiivsem planeet mahutab paksemat atmosfääri. Nii et teoreetiliselt võiks planeedi massi mõõta ainult atmosfääri või ainult ülekandespektri põhjal.
Muidugi pole üks-ühele korrelatsiooni või oleksime selle juba ammu välja mõelnud. Atmosfääri ulatus sõltub ka selle temperatuurist ja selle molekulide massist. Vesinik on nii kerge, et libiseb atmosfäärist kergemini eemale kui näiteks hapnik.
Nii töötas de Wit standardsest võrrandist, mis kirjeldas skaala kõrgust - vertikaalset kaugust, mille üle atmosfääri rõhk väheneb. Rõhu languse ulatus sõltub planeedi temperatuurist, planeedi gravitatsioonijõust (mass mass) ja atmosfääri tihedusest.
Põhialgebra järgi: teades neist kolmest parameetrist, saame neljanda lahendada. Seetõttu saab planeedi gravitatsioonijõu või massi tuletada selle atmosfääri temperatuurist, rõhuprofiilist ja tihedusest - parameetritest, mille võib saada ainult ülekandespektris.
Nende taga oleva teoreetilise tööga kasutasid de Wit ja Seager juhtumianalüüsina kuuma Jupiter HD 189733b koos juba väljakujunenud massiga. Nende arvutused näitasid sama massi mõõtmist (1,15-kordne Jupiteri mass), mis saadi radiaalse kiiruse mõõtmisel.
See uus tehnika suudab eksoplaneetide massi iseloomustada üksnes nende transiidiandmete põhjal. Kui kuumad Jupiterid jäävad uue tehnika peamiseks sihtmärgiks, siis de Wit ja Seager püüavad lähitulevikus kirjeldada Maa-sarnaseid planeete. James Webbi kosmoseteleskoobi käivitamisega, mis on kavandatud 2018. aastal, peaksid astronoomid saama palju väiksemate maailmade massi.
Artikkel on avaldatud Science Magazine'is ja nüüd on siin palju pikemal kujul allalaaditav.
