Какие из планет мы могли бы обнаружить сегодня только по движению Солнца?

Получить точные цифры о том, насколько точные измерения мы можем получить с помощью современных систем, адаптированных к Солнцу, а не к далеким звездам, сложно, почти невозможно. Но мы можем получить данные об относительной сложности планет Солнечной системы.

Во-первых, мы можем немного схитрить для Меркурия и Венеры, поскольку они иногда проходят перед Солнцем. Учитывая ваш 20-летний период наблюдения, вы наблюдали несколько транзитов Меркурия. С другой стороны, транзиты Венеры происходят примерно два раза в столетие, и, таким образом, у вас есть менее 50% шансов наблюдать один из них, хотя за последние два десятилетия у вас было два таких транзита.

Доплеровское обнаружение основано на том, что планета заставляет свою звезду слегка двигаться вперед и назад, в результате чего свет от нее различается по длине волны.

Поэтому, чтобы планету было легко обнаружить, мы хотим, чтобы разница движения Солнца к нам и от нас была как можно больше. Чем больше расстояние от объекта до барицентра, тем меньше его доля в массе. ( µ ) Объекты в Солнечной системе имеют незначительную массу по сравнению с Солнцем, поэтому радиус орбиты Солнца вокруг барицентра пропорционален массе планеты и расстоянию от Солнца. В системе с двумя телами два тела и барицентр всегда находятся на прямой линии, поэтому фактическая скорость также пропорциональна скорости планеты. Объединение этих параметров для всех планет Солнечной системы дает следующий список относительных доплеровских смещений: Юпитер: 1,00 Сатурн: 0,41









Нептун: 0,13
Уран: 0,088
Земля: 0,0014
Венера: 0,00095
Марс: 0,00018
Меркурий: 0,000047

Для сравнения, значения для Плутона и Цереры составляют 0,000019 и 0,00000034 соответственно.

Параметры относительно небольшого Gliese 581c дают около 0,25 по этой шкале, что указывает на то, что инопланетяне с возможностями современных земных технологий могут обнаружить Юпитер и Сатурн в нашей Солнечной системе.

Важно отметить, что от Сатурна и дальше вы не сможете наблюдать весь цикл доплеровского сдвига за 20 лет из-за их длительного орбитального периода. Также вы можете получать данные о нескольких оборотах внутренних планет, что упрощает подтверждение наблюдений.

Разделение объединенного сигнала всех планет Солнечной системы друг от друга — задача, требующая преобразования Фурье.

Я помассировал некоторые необработанные цифры с https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/

Для каждой пары тело-Солнце скорость Солнца равна скорости планеты, умноженной на отношение масс, поскольку они вращаются вокруг своего центра масс. Глубина затмения — это просто отношение диаметров.

Юпитер дает наибольшую скорость на сегодняшний день, хотя амплитуда движения трех других все еще довольно велика, хотя ее нелегко обнаружить, если бы это была далекая Солнечная система.

Что касается транзитов, каждая из четырех внешних планет имеет глубину затмения от 1,3 до 10,6 частей на тысячу.

                      Mercury   Venus    Earth    Mars   Jupiter  Saturn  Uranus  Neptune

mass (e+24 kg)         0.330    4.87     5.97     0.642    1898     568    86.8    102 
orbit (e+08 km)        0.58     1.08     1.50     2.28     7.79    14.3   28.7    45.0
speed (km/s)           47.4     35.0     29.8     24.1     13.1     9.7    6.8     5.4
diameter (km)          4879   12,104   12,756     6792  142,984 120,536 51,118  49,528

mass ratio (e-07)      1.66     24.5     30.0     3.23     9542    2856    436.    5.13
Sun's vel   (m/s)      0.008,   0.086    0.089   0.0078    12.5    2.77     0.30   0.28 
Sun's orbit (e+08 km)  0.0001   0.0026   0.0045  0.0007     7.43   4.09     1.25   2.31 
eclipse depth (ppm)    12       7.6      84      24       10,566   7,509   1,350  1,268

Радиальная скорость (допплер)

По лучевым скоростям как метод обнаружения экзопланет

С тех пор эта техника была доведена до крайности. Современные стабильные радиальные измерители скорости сегодня контролируют вибрацию, температуру и давление спектрографов с исключительной точностью, используя криостаты и вакуумные камеры. Остальные неизбежные изменения в спектрографе (например, медленные изменения в кристаллической структуре металлов или нерегулярные тепловые выходы электроники детектора) отслеживаются с помощью источников излучения, таких как лазерные частотные гребенки, которые привязаны к атомным часам. и обеспечивают по существу идеальные эталоны длины волны.

Сегодня уровень техники представлен спектрографами HARPS (Queloz et al 2001b) и ESPRESSO (Pepe et al 2010) ESO, которые стабильны ниже уровня 1 м/с (последний претендует на точность 10 см/с). .)

Таким образом, похоже, что Юпитер, Сатурн и Уран можно было бы обнаружить с помощью долгосрочных измерений (порядка 1 века), но внутренние планеты было бы трудно обнаружить.

Помните, что максимальная радиальная скорость также зависит от косинуса наклона орбиты по отношению к направлению взгляда. Если кто-то смотрит нормально к плоскости эклиптики, он увидит лишь очень малую часть лучевой скорости, которую можно было бы увидеть из плоскости эклиптики.

Транзитная фотометрия (Затмение)

Порог чувствительности телескопа Кеплер меняется в зависимости от яркости звезды и периода наблюдения. Но можно оценить порог порядка от 10 до 100 частей на миллион.

В этом случае результаты аналогичны. Внешние планеты (от Юпитера до Нептуна) было бы легко наблюдать, но внутренние планеты представляли бы серьезную проблему.

Ограничения по углу гораздо более строгие, вероятность того, что ориентация Солнечной системы приведет к геометрическому прохождению, гораздо меньше, так что в среднем очень маловероятно, что прохождение будет наблюдаться из случайного положения в пространстве.