Это широкий вопрос, и я не могу ответить на него всесторонне. Он должен быть разбит на допплеровские методы, транзиты и прямые изображения; и это прежде, чем мы перейдем к вопросам обнаружения поясов Койпера, радиоизлучений и т. д.
Сейчас я остановлюсь на том, что я знаю об обнаружении планет с использованием метода доплеровского колебания.
Доплеровская техника
Рефлекторная полуамплитудная лучевая скорость звезды для случая планеты массой вращающейся вокруг звезды массой m 1 , на эллиптической орбите с эксцентриситетом e и орбитальным периодом P и с орбитальной осью, наклоненной в точке i к Линия визирования от Земли:
( 2 π Gм2м1епя
(Очень) подробный вывод данClubb (2008).
( 2 πгп)1 / 3м2грехям2 / 31( 1 - е2)- 1 / 2,
Поэтому я построил себе небольшую электронную таблицу и предположил, что все планеты были оптимально видны при (не все они могли быть видны оптимально, но наименьший наклон был бы равен для Меркурий, так что это не имеет большого значения) Я также предполагаю, что масса Alpha Cen A составляет около . i = 83 ∘ M ≃ 1,1 M ⊙я = 90∘я = 83∘M≃ 1,1 М⊙
Результаты
Планета | RV полуамплитуды (м / с)
Меркурий | 8,3 × 10- 3
Венера | 8,1 × 10- 2
Земля | 8,4 × 10- 2
Марс | 7,5 × 10- 3
Юпитер | 11,7
Сатурн | 2,6
Уран | 0,28
Нептун | 0,26
Пределы , что возможны хорошо проиллюстрированы планеты вокруг Альфа Сеп B, утверждал, что в 3 дня орбиты а и с массой , подобной Земле ( Dumusque и др. 2012 , и увидеть exoplanets.org ). Полуамплитудная радиальная скорость, обнаруженная здесь, составляла м / с, и некоторые спектрографы, особенно приборы HARPS, обычно обеспечивают точность до 1 м / с. Таким образом, Юпитер и Сатурн могут быть обнаружены, Уран и Нептун находятся на самом краю обнаружения (помните, что вы можете усреднить по многим наблюдениям RV), но земные планеты не будут обнаружены (для обнаружения Земли потребуется точность ниже 10 см / с. также, что более слабые сигналы должны быть вырыты из более крупных сигналов из-за планет, подобных Юпитеру и Сатурну.0,51 ± 0,04
Однако есть второе ограничение: чтобы найти планету, используя допплеровский метод, вам необходимо наблюдать, по крайней мере, значительную долю орбитального периода. Учитывая, что текущие значения точности м / с были доступны только в течение лет, маловероятно, что Сатурн все же был бы обнаружен.∼ 5
Картинку, иллюстрирующую ситуацию, можно получить на веб-сайте exoplanets.org, к которому я добавил строки, которые приблизительно соответствуют полувысоте RV для точности 10 м / с и 1 м / с (при условии, что масса альфа-центена A и круговые орбиты). Я отметил на Земле Юпитер и Сатурн. Обратите внимание, что под линией 1 м / с обнаружено несколько объектов. Также обратите внимание на отсутствие планет между линиями 1 и 10 м / с с периодами, превышающими пару лет - недавнее увеличение чувствительности еще не привело к открытию экзопланет с более низкой массой и более длительным периодом.
В заключение: только метод Юпитера был бы найден до сих пор методом допплера.
Транзитные техники
Я также добавлю несколько комментариев о технике транзита. Обнаружение транзита будет работать только в том случае, если экзопланеты вращаются вокруг звезды так, что они пересекаются. Так что высокие наклоны обязательны. Кто-то, кто лучше в сферической тригонометрии, должен использовать опубликованные данные для солнечной системы, чтобы определить, сколько (и какие) планет проходят в некоторой высокооптимальной ориентации. Учитывая, что планеты имеют наклонения орбиты с разбросом в несколько градусов, то некоторая прямая тригонометрия и сравнение с солнечным радиусом говорят вам, что эти орбиты, как правило, не все пройдут для какого-либо конкретного угла обзора. Действительно, ряд обнаруженных Кеплером множественных транзитных систем намного «более плоские», чем Солнечная система.
Спутник Kepler способен / может обнаруживать очень маленькие транзитные планеты благодаря своей очень высокой фотометрической точности (падение потока пропорционально квадратному корню радиуса экзопланеты). На рисунке ниже, представленном командой НАСА Кеплер (немного устарела сейчас), показано, что были обнаружены кандидаты планет, размером до Марса. Однако они, как правило, находятся на коротких периодических орбитах, потому что транзитный сигнал нужно видеть несколько раз, и Кеплер изучает этот участок неба в течение примерно 2,5 лет (когда был создан этот график).
Таким образом, с этой точки зрения, возможно, Венера была бы замечена, но ни одна из других планет не могла быть подтверждена.
Тем не менее, есть морщина. Альфа Сена А слишком яркая для такого рода исследований и ярче, чем звезды Кеплера. Вы должны были бы построить специальный инструмент или телескоп, чтобы искать транзиты вокруг очень ярких звезд. Часть этой работы была проделана с помощью наземных исследований (в основном в поисках горячих Юпитеров). Новый спутник под названием TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, запущенный в апреле 2018 года) представляет собой двухлетнюю миссию, направленную на поиск небольших планет (размером с Землю и больше) вокруг ярких звезд. Тем не менее, большинство его целей (включая Альфа-Цен) наблюдаются только в течение 1-2 месяцев, поэтому будут исследованы только внутренние части их планетных систем.
