Астрономи стално провјеравају небо за неочекивано. Они су вољни да прихвате нове идеје које могу заменити мудрост протеклих година.
Али постоји једно изузеће од правила: претрага Земље 2.0. Овде не желимо да пронађемо неочекивано, већ очекивано. Желимо да нађемо планету толико сличну нашој, да је готово можемо назвати домом.
Иако не можемо тачно да замислимо ове планете са довољно великим детаљима да видимо да ли је водени свет са бујним зеленим биљкама и цивилизацијама, можемо да користимо индиректне методе да пронађемо планету сличну Земљи - планету са сличном масом и полупречника до Земље.
Постоји само један проблем: тренутне технике за мерење масе егзопланете су ограничене. До данас астрономи мере радијалну брзину - ситне колебање у орбити звезде колико је вучено гравитационим повлачењем своје егзопланете - да би добили однос масе планета-звезда.
Али с обзиром на то да се већина егзопланета открива преко њиховог транзитног сигнала - зарања у светлост док планета пролази испред своје звезде домаћина - зар не би било сјајно када бисмо могли измерити њену масу само на основу ове методе? Па, астрономи на МИТ-у су пронашли начин.
Дипломирани студент Јулиен де Вит и МацАртхур, Сара Сеагер, развили су нову технику за одређивање масе користећи само транзитни сигнал егзопланете. Када планета пролази, звездина светлост пролази кроз танки слој атмосфере планете, који апсорбује одређене таласне дужине светлости звезде. Једном када звездана светлост досегне Земљу, биће утиснута хемијским отисцима композиције атмосфере.
Такозвани преносни спектар омогућава астрономима да проучавају атмосферу ових ванземаљских светова.
Али ево кључа: масивнија планета може да задржи атмосферу дебљу. Дакле, у теорији, маса планете може се мерити на основу атмосфере или самог предајног спектра.
Наравно да нема корелације један на један или бисмо то давно схватили. Степен атмосфере такође зависи од његове температуре и тежине његових молекула. Водоник је толико лаган да се лакше испушта из атмосфере него рецимо кисеоник.
Тако је де Вит радио из стандардне једначине која описује висину скале - вертикалну удаљеност преко које се смањује притисак атмосфере. Степен опадања притиска зависи од температуре планете, њене гравитационе силе (а.к.а. масе) и густине атмосфере.
Према основној алгебри: познавање било која од ових параметара омогућиће нам да решимо четврти. Стога се гравитациона сила или маса планете може извести из њене атмосферске температуре, профила притиска и густине - параметара који се могу добити у спектру преноса.
С теоретским радом иза себе, Де Вит и Сеагер користили су врући Јупитер ХД 189733б, са већ добро утврђеном масом, као студију случаја. Њихова израчунавања открила су исто мерење масе (1,15 пута веће од Јупитерове масе) као оно добијено мерењима радијалне брзине.
Ова нова техника моћи ће да карактерише масу егзопланета само на основу њихових података о транзиту. Док су врући Јупитери и даље главна мета нове технике, де Вит и Сеагер имају за циљ да опишу планете сличне Земљи у блиској будућности. Са лансирањем свемирског телескопа Јамес Вебб заказано за 2018. годину, астрономи би требали бити у могућности да добију масу много мањих свјетова.
Рад је објављен у часопису Сциенце Магазине и сада је доступан за много дужи облик овде.
