Ловец на екзопланети

Виждаме сянката, не планетата

Екзопланета е планета около друга звезда. Отдалеч звездата е само светла точка, а планетата до нея е твърде слаба, за да се види. Но ако планетата мине между нас и звездата, тя закрива малка част от диска ѝ и блясъкът на звездата за малко спада.

Уредът записва блясъка на звездата във времето. Тази графика се казва крива на блясъка. Когато планетата премине пред звездата, на кривата се появява „корито“: бавно надолу, равно дъно, бавно нагоре.

Спадът зависи от лицето на диска

• Спадът е лицето на диска на планетата, разделено на лицето на диска на звездата. Затова два пъти по-голяма планета закрива четири пъти повече светлина, а не два пъти.
• Планета като Юпитер пред звезда като Слънцето намалява блясъка с около 1 %. Планета като Земята – само с 84 милионни части: като да загасиш една лампичка от 12 000 еднакви.
• Пред малка червена звезда същата планета закрива 25 пъти по-голяма част от диска. Затова търсенето на малки планети започва от малки звезди.
• Разстоянието между планетата и звездата не мени спада: ние сме много по-далеч и от двете.

За любопитните: спад = (радиус на планетата / радиус на звездата)². Спад 1 % значи, че планетата е 10 пъти по-малка от звездата по радиус.

От кривата се четат три неща

• Размерът на планетата – по дълбочината на спада.
• Годината на планетата – по времето между две преминавания. Горещ Юпитер на 0,05 астрономически единици обикаля звездата си само за около 4 дни.
• Разстоянието до звездата – от годината: колкото по-далеч, толкова по-дълга е годината. Четири пъти по-далеч – осем пъти по-дълга година.

По-далечната планета се движи по-бавно, затова едно нейно преминаване трае по-дълго. Земята минава пред Слънцето, гледано отдалеч, за около 13 часа. Размерът на планетата почти не мени продължителността.

Повечето планети никога не минават пред звездата си

Преминаване виждаме само ако орбитата е обърната почти точно с ребро към нас. За планета като Земята орбитата трябва да е наклонена с точност около четвърт градус. От 1000 случайни системи като Слънчевата преминаване ще видим само при около 5. Ако планетата минава над звездата, спад няма никога, колкото и да чакаме.

Защо трябват поне три преминавания

• Едно спадане може да е планета, но може да е и петно на звездата или грешка на уреда. Три еднакви спада през равни интервали показват, че нещо обикаля звездата.
• Всеки уред има шум: точките на кривата трептят. Ако наслагаме много преминавания едно върху друго, шумът се усреднява, а спадът остава. Сто пъти повече точки – десет пъти по-малко трептене. Така се открива спад, по-малък от шума на уреда.
• Втора Земя около звезда като Слънцето се открива едва след около три години наблюдение, дори с отличен уред.

Какво опростява симулацията

• Звездата е равномерно светъл диск. Истинските звезди са по-тъмни към ръба, затова истинската крива има закръглено дъно, а спадът в средата е малко по-дълбок.
• Орбитата е кръг, а планетата е черен диск без атмосфера, пръстени и спътници.
• Шумът е случаен и еднакъв, по една точка на 30 минути. Прагът „поне 7,1 пъти над шума и поне 3 преминавания“ идва от истинското търсене на планети, но сметката тук е опростена.
• Малката червена звезда е типична, а не конкретна звезда.

Знаеш ли, че… този начин на търсене се казва транзитен метод. С него са открити хиляди планети около други звезди.

Безопасност

Никога не гледай Слънцето с невъоръжено око, с бинокъл или с телескоп без специален слънчев филтър – дори за миг. Така се увреждат очите завинаги. Преминаване пред Слънцето (например на Меркурий) се гледа само с проекция на екран или със сертифициран филтър, с възрастен.