Hogyan használja a WFIRST az elvetemült téridőt exobolygók megtalálására

Színes ovális spirális tömegű csillagok sematikus diagrammal.

A művész elképzelése arról, hogyan használja a WFIRST a mikrolencsét - a csillagfény hajlítását és fókuszálását a távoli tárgyak gravitációján keresztül - exobolygók keresésére. A WFIRST a Tejút -galaxisunk központja közelében lévő régióra összpontosít, ahol a csillagok vannak a legsűrűbben tömve. Kép a NASA/ GSFC/ CI Lab/JPL.


A legtöbbexobolygókkeringő távoli csillagokat bolygó megfigyelésével találnak megtranzit, vagy elhalad a csillaga előtt. Ahogy a bolygó áthalad, a csillag fénye átmenetileg és apránként elhalványul. A széles látószögű infravörös távcső (ELSŐ), amelyet a NASA most fejleszt ki a 2020-as évek közepén történő esetleges indításra, az ellenkezőjét fogja tenni. Kis fényáramlást fog keresni, ami az úgynevezett idő alatt jelentkezikmikrolencseesemények, vagy olyan események, amelyekben a távoli tárgyak gravitációja elforgatja a téridőt, hajlító és fókuszáló fényt, jelen esetben új világokat tár fel.

A NASA közleményemagyarázta a mikrolencsét:


Bármikor, amikor két csillag közelít a nézőpontunkhoz, a távolabbi csillaggörbék fénye a közelebbi csillag elvetemült téridején halad. Ezt a jelenséget, Einstein általános relativitáselméletének egyik előrejelzését, Sir Arthur Eddington brit fizikus híresen megerősítette egy 1919 -es teljes napfogyatkozás során. Ha az igazítás különösen közel van, a közelebbi csillag természetes kozmikus lencseként működik, fókuszál és erősödő fény a háttér csillagból.

Az előtér csillaga körül keringő bolygók is módosíthatják a lencsés fényt, saját apró lencséiként. Az általuk létrehozott torzítás lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy megmérjék a bolygó tömegét és távolságát a fogadó csillagtól. A WFIRST így fogja használni a mikrolencsét új világok felfedezéséhez.

Elég jó!

Az új keresés egyesíti a WFIRST eredményeit aKeplerésTESSküldetések.David Bennett, aki a gravitációs mikrolencse -csoportot vezeti a Godbard Space Flight Centerben Greenbeltben, Marylandben, elmagyarázta, hogy a WFIRST képességeifelmérő teleszkópkulcsfontosságú lesz abban, hogy exobolygókat találjon:




A kis bolygókról származó mikrolencsés jelek ritkák és rövidek, de erősebbek, mint más módszerekből származó jelek. Mivel ez az egymillió esemény, a WFIRST kulcsa a kis tömegű bolygók megtalálásához az, hogy több száz millió csillagot kell keresni.

Nagy, világos pontok, alattuk grafikonvonalakkal és szöveges megjegyzésekkel, fekete alapon.

Hogyan segíthet a mikrolencse az exobolygók megtalálásában. A mikrolencselés két csillag véletlenszerű igazodásától függ. Ahogy az egyik csillag elhalad a másik mögött, a közelebbi csillag lencseként viselkedik, és meghajlítja a fényt, így a fényerő simán növekszik és csökken. Ha van egy bolygó a közelebbi csillag körül, akkor gravitációja is enyhén meghajlítja a fényt, ami a tudósok által észlelhető és mérhető tüskét okoz. Kép keresztülEZ.

A WFIRST a Tejút-galaxisunk csillagokban gazdag központját veszi célba. Mivel a WFIRST egyinfravöröstávcső, a látható fényt elzáró porfelhőkön keresztül lát. Ez különösen fontos a galaxis középpontja közelében lévő bolygókeresésekben, mert ha ebbe az irányba nézünk, hatalmas porfelhőket látunk az űrben.

Más űrbázisú távcsövek, mint például a TESS és a már nem aktív Kepler-misszió, körülbelül 1000 csillag körüli exobolygókat kerestek.fényéveka napunktól. A WFIRST több tízezer fényévre néz galaxisunk sűrűbben lakott központi régiója felé.


Eddig több mint 4000 talált bolygóból 86 -at fedeztek fel mikrolencsével. A legtöbb exobolygót a tranzit módszerrel találták meg. A mikrolencsés technikának azonban nagyon nagy lehetőségei vannak: lehetőség van a miénkhez hasonló naprendszerek megtalálására. A NASA közleménye kifejtette:

A más világok megtalálásához általánosan használt technikák elfogultak a bolygók felé, amelyek általában nagyon különböznek a Naprendszerünkétől. A tranzit módszer például a legjobb a Neptunuszhoz hasonló bolygók megtalálására, amelyek pályája sokkal kisebb, mint a Merkúré. Egy olyan naprendszer esetében, mint a miénk, a tranzitvizsgálatok minden bolygót kihagyhatnak.

A WFIRST mikrolencsés felmérése segít analógokat találni Naprendszerünk minden bolygójára, kivéve a Merkúr -t, amelynek kicsi pályája és alacsony tömege együttesen lehetővé teszi a küldetés elérhetetlenségét. A WFIRST olyan bolygókat talál, amelyek a Föld tömege, és még ennél is kisebbek - talán még nagy holdak is, mint a Jupiter Ganymedész holdja.


A WFIRST tehát képes lesz más, a Földhöz hasonló vagy kisebb tömegű világokat találni, nagyobb pályákon. Megkeresésére is ideális leszjégóriások, hasonló az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz, amelyek galaxisunk leggyakoribb bolygótípusai lehetnek.

A mikrolencsével a WFIRST bolygókat keres alakható zónákcsillagokból, ahol a hőmérséklet lehetővé teszi a folyékony víz létezését.

Egyetlen detektálási módszer sem képes megtalálni az összes bolygót, de a WFIRST, a Kepler és a TESS missziókból származó adatok kombinálásával a tudósok sokkal jobb képet kaphatnak arról, hogy hányféle bolygórendszer létezik. AlapjánMatthew Pennya Louisiana State University -n:

A bolygó populációinak értelmezése ma olyan, mintha egy képet úgy értelmeznénk, hogy a felét lefedjük. Ahhoz, hogy teljesen megértsük a bolygórendszerek kialakulását, meg kell találnunk minden tömegű bolygót minden távolságban. Senki technika nem képes erre, de a WFIRST mikrolencsés felmérése a Kepler és a TESS eredményeivel kombinálva sokkal többet fog feltárni a képből.

Grafikon kék, fekete és piros pontokkal, bolygókkal és szöveges megjegyzésekkel.

A Kepler -misszió és más távcsövek exobolygó -felfedezéseinek összehasonlítása a WFIRST -től elvártakkal. A vörös és fekete pöttyök nagy bolygók, kicsi pályákkal, amelyeket Kepler és mások találtak. A WFIRST olyan bolygókat talál, amelyek tömege sokkal szélesebb körben kering a csillagoktól (kék pöttyök). Kép keresztülNASA/ GSFC (Penny et al., 2019).

A Kepler keresési területe körülbelül 100 négyzetméter voltfokaz égbolt, amely 100 000 csillagot tartalmaz, jellemzően körülbelül 1000 fényévnyire. A TESS viszont az egész eget lefedi, és körülbelül 200 000 csillagot néz, de ezek a csillagok sokkal közelebb vannak, körülbelül 100 fényév. Összehasonlításképpen: a WFIRST csak három négyzetfokra összpontosít, de 200 millió csillagot keres 10 000 fényév távolságra.

Az eddigi mikrolencsés keresések közül a legtöbb látható fényben volt. Ezek a keresések nem tudnának olyan bolygókat találni a csillagok körül a galaxis központja közelében, amelyeket porfelhők takarnak el.Újabb mikrolencsés felmérés, az Egyesült Királyság infravörös távcsövével (UKIRT), Hawaii -on, 2015 óta feltérképezi a központi régiót. Ez elősegíti az utat a WFIRST közelgő megfigyeléseihez azáltal, hogy méri a galaxis magja közelében lévő mikrolencsés események arányát.

A UKIRT gépi tanulást használ, amelyet a WFIRST is használni fog a hatalmas adatmennyiség ésszerűsítésére.Savannah Jacklin, a Tennessee állambeli Nashville -i Vanderbilt Egyetem csillagásza ezt mondta:

A UKIRT-vel végzett jelenlegi felmérésünk megalapozza, hogy a WFIRST végre tudja hajtani az első űralapú dedikált mikrolencse-felmérést. A korábbi exobolygó -missziók kibővítették ismereteinket a bolygórendszerekről, és a WFIRST óriási lépéssel közelebb visz minket ahhoz, hogy valóban megértsük, hogyan alakulnak és fejlődnek a bolygók - különösen azok, amelyek a fogadó csillagok lakható övezetében vannak.

Szakállas férfi szemüveggel és piros koronggal mögötte, fekete alapon.

David Bennett a Goddard Űrrepülési Központban, aki a gravitációs mikrolencsés csoportot vezeti. Kép keresztülGSFC.

Bármennyire izgalmas is az új világok megtalálása a galaxisunk központja közelében, a WFIRST képes lesz más lenyűgöző tárgyakat is felfedezni. Ebbe beletartozikszabadon lebegő bolygók, olyan kicsi, mint a Mars, nem kering a csillagok körül, ésbarna törpék, amelyek túl nagyok ahhoz, hogy bolygók legyenek, de túl kicsik ahhoz, hogy csillagok legyenek. WFIRST is megtalálhattaneutroncsillagokésfekete lyukak. Penny azt mondta:

A WFIRST mikrolencsés felmérése nem csak a bolygórendszerek megértését segíti elő, hanem számos más tanulmányt is lehetővé tesz a 200 millió csillag változékonyságáról, a belső Tejútrendszer szerkezetéről és kialakulásáról, valamint a fekete lyukak és egyéb sötét állományokról , kompakt tárgyak, amelyeket nehéz vagy lehetetlen más módon tanulmányozni.

A WFIRST és annak mikrolencsés képességei óriási előrelépést jelentenek az új exobolygók és más csodálatos objektumok keresésében galaxisunk központi részén, amely régióban új felfedezések várnak.

Alsó sor: A közelgő WFIRST űrteleszkóp küldetés mikrolencsét használ - amely hatalmas térbeli objektumokra támaszkodik a téridőben - exobolygók keresésére a Tejút galaxisunk központja közelében.

A NASA -n keresztül