Если бы солнечная система Альфа Центавра А точно отражала нашу собственную, что бы мы могли обнаружить?

Предположим, что точная копия нашей солнечной системы находилась на расстоянии 4,4 года (включая людей). Что бы мы смогли обнаружить и с помощью какого телескопа (ов)? Какие планеты? Можем ли мы обнаружить радиопередачи и / или какие-либо атмосферы?

Я предполагаю, что обнаружение было бы оптимальным, если бы мы были копланарными с эклиптикой другой звезды, так что бы мы увидели в сценариях с лучшим и наихудшим случаем (90 °)?

_{Постскриптум: несколько месяцев спустя я спросил что-то подобное во время лекции фон Кармана Нила Тернера .}

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 $m_2$$m_1$$e$$P$$i$ (Очень) подробный вывод данClubb (2008).

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 $i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

Результаты

Планета | RV полуамплитуды (м / с)

Меркурий | $8.3\times 10^{-3}$

Венера | $8.1\times 10^{-2}$

Земля | $8.4\times 10^{-2}$

Марс | $7.5\times 10^{-3}$

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.$0.51\pm 0.04$

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.$\sim 5$

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.

Во-первых, я думаю, что ответ Роба Джеффриса блестящий. Я просто добавлю незначительные моменты, о которых стоит упомянуть.

Что бы мы смогли обнаружить и с помощью какого телескопа (ов)?

Альфа Центавра А - это двойная звезда с Альфа Центаврой В, и они достаточно близки по размеру, чтобы не иметь стабильных L4 или L5, поэтому все, что вращается вокруг одной из них, должно быть либо очень близко (расстояние Меркурия, возможно, Венера), либо очень далеко и очень холодный, намного больше расстояния Плутона, вращающийся вокруг обеих звезд, как Проксима Центавра.

Если вы поместите Юпитер на его солнечную орбиту вокруг А или В, эффект 3 тела почти наверняка создаст дико нестабильную орбиту для планеты, которая, вероятно, не продлится долго, поэтому один из ответов на этот вопрос заключается в том, что наша солнечная система Тип орбиты вокруг А или Б невозможен.

Можем ли мы обнаружить радиопередачи и / или какие-либо атмосферы?

На данный момент наше обнаружение атмосферы очень ограничено, и только на больших планетах, очень близких к их звездам, но в статье говорится, что они работают над этим с большими телескопами на пути, поэтому, возможно, через несколько лет мы что-то получим на что для обитаемой зоны планет.

обнаружение атмосферы экзопланеты

Что касается радиоволн и, что стоит упомянуть, видимого света, я не смог найти хорошую статью, но если инопланетная планета посылает нам сообщение в узком луче - тогда, я уверен, мы могли бы обнаружить это, если они стреляют достаточно большой луч, но можем ли мы обнаружить другую землю с нашим выходным током? Я не думаю, что мы близки к такой технологии обнаружения.

(и если я что-то понял неправильно, я приветствую исправление).

(Я спросил что-то подобное во время лекции фон Кармана Нила Тернера)

Он тебе ответил? Он сказал что-нибудь хорошее?

Ответ Нила Тернера на лекции фон Кармана "Рождение планет"

Как бы мы обнаружили планеты вокруг обширной, идентичной копии нашей солнечной системы? Нужно ли обнаруживать наши планеты, используя метод транзита?

В целом да. Юпитер вы, вероятно, могли бы определить методом лучевой скорости, если вы готовы подождать одну орбиту или, может быть, две, чтобы быть уверенным, поэтому 12 лет для Юпитера, чтобы обойти Солнце.

Другие планеты были бы действительно жесткими. Если они пройдут, вы сможете обнаружить их по технологии, аналогичной нашей. Вам бы повезло, потому что наша солнечная система не компактна, как [другие обнаружил Кеплер]; это довольно распространено. Если у вас есть планета, очень близкая к ее звезде, у вас есть хороший шанс, если она имеет случайную ориентацию, что она будет вдоль линии вашего обзора. Если он очень далеко, есть гораздо больше возможностей для его ориентации и гораздо меньше вероятность того, что что-то будет случайным, и вы точно поймете его по прямой видимости.

Так что для кого-то увидеть наш Юпитер с ближайшей звезды гораздо реже, чем для нас, чтобы увидеть горячий Юпитер. Есть только небольшое количество инопланетян, которые смотрят на нашу солнечную систему и видят ее через транзиты прямо сейчас.