Ο εξωπλανήτης WASP-39 b έχει διάμετρο περίπου 30% μεγαλύτερη από του Δία, αλλά μάζα λίγο μεγαλύτερη από το ένα τέταρτο της δικής του. Πώς μετριέται αυτή η διαφορά για έναν κόσμο που δεν μπορούμε να τοποθετήσουμε σε ζυγαριά; Οι αστρονόμοι παρακολουθούν δύο διαφορετικές συνέπειες της παρουσίας του: τη σκιά του πάνω στο άστρο και τη μικρή κίνηση που προκαλεί στο ίδιο το άστρο.
Η σκιά δίνει μέγεθος
Οταν ένας πλανήτης περάσει μπροστά από το άστρο του όπως τον βλέπουμε από τη Γη, κρύβει ένα μικρό μέρος της φωτεινής επιφάνειας. Το τηλεσκόπιο καταγράφει πτώση στη συνολική φωτεινότητα. Κατά προσέγγιση, αν η ακτίνα του πλανήτη είναι το ένα δέκατο της ακτίνας του άστρου, η επιφάνεια που κρύβει αντιστοιχεί περίπου στο ένα εκατοστό της επιφάνειας του αστρικού δίσκου. Για να μετατραπεί αυτή η αναλογία σε πραγματικό μέγεθος, πρέπει να γνωρίζουμε και την ακτίνα του άστρου.
Οι επαναλαμβανόμενες πτώσεις μπορούν να δώσουν την περίοδο της τροχιάς. Το σχήμα της καμπύλης βοηθά να εκτιμηθεί πώς πέρασε ο πλανήτης μπροστά από τον αστρικό δίσκο. Κηλίδες, άλλα άστρα στο ίδιο πεδίο ή ένα σύστημα δύο άστρων που αλληλοκαλύπτονται μπορεί να μπερδέψουν την εικόνα. Γι’ αυτό η επανάληψη και οι συμπληρωματικές μετρήσεις έχουν σημασία.
Το λίκνισμα δίνει μάζα
Το άστρο τραβά τον πλανήτη με τη βαρύτητά του, και ο πλανήτης τραβά το άστρο. Τα δύο σώματα κινούνται γύρω από κοινό κέντρο μάζας. Καθώς το άστρο κινείται λίγο προς εμάς και λίγο μακριά μας, χαρακτηριστικές γραμμές στο φάσμα του μετατοπίζονται. Μετρώντας αυτές τις μικρές μετατοπίσεις, οι αστρονόμοι υπολογίζουν την κίνησή του κατά μήκος της γραμμής θέασης και εκτιμούν τη μάζα του πλανήτη.
Η εκτίμηση εξαρτάται από τη μάζα του άστρου και την κλίση της τροχιάς. Αν ξέρουμε ότι ο πλανήτης περνά μπροστά από το άστρο, η τροχιά του είναι σχεδόν στην κατάλληλη διεύθυνση για να παρατηρούμε μεγάλο μέρος της κίνησης προς και μακριά από εμάς. Σε άλλες περιπτώσεις, η μέτρηση συχνά δίνει μόνο κατώτερο όριο μάζας μέχρι να υπάρξουν περισσότερα στοιχεία.
Η επανάληψη στο ίδιο χρονικό διάστημα είναι σημαντικό τεστ. Αν οι πτώσεις της φωτεινότητας και οι μετατοπίσεις του φάσματος επαναλαμβάνονται με την ίδια περίοδο, ενισχύεται η ερμηνεία ότι συνδέονται με την ίδια τροχιά. Οι αστρονόμοι εξετάζουν παράλληλα αν η δραστηριότητα του άστρου, όπως κηλίδες που κινούνται με την περιστροφή του, μπορεί να εξηγήσει μέρος της μεταβολής στο φάσμα.
Ο συνδυασμός αποκαλύπτει τον κόσμο
Η μέση πυκνότητα είναι η μάζα διαιρεμένη με τον όγκο. Δύο πλανήτες ίδιου μεγέθους μπορούν να διαφέρουν πολύ σε πυκνότητα, άρα και στη γενική σύστασή τους. Ο WASP-39 b είναι παράδειγμα μεγάλου, αραιού αέριου πλανήτη. Μάζα και ακτίνα περιορίζουν τις πιθανές ερμηνείες, ενώ η ατμόσφαιρα και η εσωτερική δομή χρειάζονται πρόσθετες παρατηρήσεις. Ετσι, ένα αχνό σήμα και ένα μικρό λίκνισμα μετατρέπονται σε μετρήσεις για έναν πραγματικό κόσμο.
Υπάρχουν και περιπτώσεις άμεσης απεικόνισης, όπως ο 51 Eridani b στην εικόνα. Εκεί το τηλεσκόπιο καταστέλλει το πολύ ισχυρότερο φως του άστρου για να ξεχωρίσει το αχνό φως του πλανήτη. Πρόκειται για διαφορετική παρατήρηση από εκείνη της διάβασης και της ακτινικής ταχύτητας. Ενα φωτεινό σημείο στην εικόνα δεν δίνει από μόνο του ούτε τη διάμετρο ούτε τη μάζα του πλανήτη.
Της Ολοίβιας
The post Πώς ζυγίζεται ένας εξωπλανήτης; appeared first on SciNews.eu.
