Какой процент планет находится в том положении, чтобы их можно было наблюдать с Земли? (и, следовательно, может проходить транзиты)

14

Звезда с номером 12644769 из входного каталога Кеплера была идентифицирована как затменный двоичный файл с 41-дневным периодом, из обнаружения его взаимных затмений (9). Затмения происходят потому, что орбитальная плоскость звезд ориентирована почти с ребра, если смотреть с Земли . Во время первичных затмений более крупная звезда, обозначаемая «A», частично затмевается меньшей звездой «B», и поток системы уменьшается примерно на 13%.

От http://www.sciencemag.org/content/333/6049/1602

Но вот в чем дело: из всех возможных граничных конфигураций существует гораздо больше конфигураций, в которых планета никогда не может находиться в граничном положении, чем конфигураций, в которых планета потенциально может находиться в граничном положении. , (Я предполагаю, что это происходит менее чем в одном из нескольких сотен случаев)

Так почему же мы можем наблюдать столько транзитов?

exoplanet observational-astronomy

— Лариан ЛеКуэлла
источник

10

Потому что там так много планет!

Так случилось, что есть целая веб-страница, посвященная вычислению этого ответа .

Транзиты могут быть обнаружены только в том случае, если планетарная орбита находится вблизи линии прямой видимости (LOS) между наблюдателем и звездой. Для этого необходимо, чтобы орбитальный полюс планеты находился в пределах угла (часть 1 рисунка ниже), измеренного от центра звезды и перпендикулярно ЛОС, где - диаметр звезды (= 0,0093 а.е.). для Солнца) и является радиус орбиты планеты. $d_*/a$ $d_{*}$ $a$

Это возможно для всех углов относительно LOS, т.е. для в общей сложности стерадианов положений полюсов на небесной сфере (часть 2 рисунка). $2\pi$ $4\pi d_*/2a$

Таким образом, геометрическая вероятность увидеть транзит для любой случайной планетарной орбиты просто (часть 3 рисунка) ( Borucki and Summers, 1984 , Koch and Borucki, 1996 ). $d_*/2a$

Для Земли и Венеры это составляет 0,47% и 0,65% соответственно (см. Таблицу выше). Поскольку пасущиеся транзиты нелегко обнаружить, длительность менее половины центрального транзита игнорируется. Поскольку хорда, равная половине диаметра, находится на расстоянии 0,866 радиуса от центра круга, используемые транзиты составляют 86,6% от общего объема. Если другие планетные системы похожи на нашу солнечную систему в том, что они также содержат две планеты размером с Землю на внутренних орбитах, и поскольку орбиты не копланарны с точностью до , вероятности могут быть добавлены. Таким образом, приблизительно солнечных звезд с планетами должны показывать переходы размером с Землю. $2d_*/D$ $0.011 \times 0.866$ $= 1\%$

Это чертовски удивительно! Кеплер был там на короткое время, и у него есть возможный список из почти 2000 планет, которые смотрят на 150000 звезд всего за пару лет! Таким образом, если только 1% статистически пройдет, это будет означать, что всего 1500 систем случайным образом будут иметь правильную ориентацию ( учитывая результаты на сегодняшний день, это имеет смысл ). И учитывая, что около 7500 звезд были исключены из рассмотрения из-за того, что они были переменными того или иного вида ... Я думаю, было бы вполне безопасно сказать, что почти каждая звезда там имеет по крайней мере какое-то планетарное тело вокруг нее.

— Лариан ЛеКуэлла
источник

1

Я играл с этим некоторое время назад в том смысле, что я пытался найти «интересные» звезды, которые увидели бы, что Земля проходит через солнце. Я использовал сайт «SIMBAD», чтобы выбрать звезды, достаточно близкие к эклиптике (40 из 40000 в пределах 200LY). Имейте в виду, что это размер земли в 1AU. Я выбрал свою пятерку, которая, как мне казалось, имела лучший шанс на разумную жизнь. (Это были 1) HD27732, 2) HD95980, 3) HD53532, 4) HD115153 и 5) HD20477). Я бы приветствовал редактирование этих результатов.

— Джек Р. Вудс

0

Ответ исходит от количества звезд, исследованных каждым методом. Кеплер в первой части своей миссии исследовал 150000 звезд. После расширенной миссии он осмотрел 503 506 https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_space_telescope . Кеплер смотрел на один участок неба за раз, измеряя яркость многих десятков тысяч звезд за один раз. Новая спутниковая миссия TESS исследует около 200 000 звезд.

Метод радиальной скорости должен проводить повторные измерения каждой звезды-кандидата, а затем переходить к следующей. Для ярких звезд экспозиция может составлять 2 минуты, а для более слабых звезд - 10 минут или около того ... Прибор HARPS использует большинство доступных ночей на телескопе класса 4 м. Первоначальный каталог кандидатов HARPS был 376 https://phys.org/news/2011-09-exoplanets-harps.htmlstars . Это было расширено и изменено за эти годы. Есть несколько других основных поисков лучевой скорости. Их списки перекрываются, так что в целом они проверяют 5000 звезд. Личная оценка).

Эти 2 метода довольно сравнимы, так как они наиболее чувствительны к близким на планетах. Таким образом, разница в количестве найденных растений заключается в том, что в ходе транзитных исследований исследуется более чем достаточно звезд, чтобы преодолеть низкую вероятность обнаружения планеты, проходящей через нее звезду-хозяина.

Другие методы поиска экзопланет предпочитают находить разные виды планет. Например, микролинзирование имеет тенденцию находить планеты с большой массой на расстоянии Юпитера от его звезды. Из миллионов звезд, проверенных на микролинзирование, примерно 3000 (сейчас, гораздо меньше при ранних поисках) показывают микролинзирование в год, из них только 10 имеют подписи планет. Обычно моделирование каждого события занимает год или около того ... поэтому найдено относительно немного планет.

Метод количества звезд, исследованных, количество найденных планет.
Транзиты 500 000+ 3126
Радиальная скорость 5000 778
Микролинзинг 100's оценка 84
Прямая визуализация 100 угадать 47
Астрометрия 10 догадок 1

см. https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/ оценки числа звезд являются моими оценками.

— TazAstroSpacial
источник