Солнечная система издалека

[Foma]

Интересно можно спектры поглощения получить не при проходе перед своим светилом, а пересекаясь с другими звездами?

Планета маленькая, а космос очень большой. И если вероятность транзита по диску своей звезды пропорциональна R/a (и то эта величина мала, особенно для долгопериодических планет), то какова вероятность для планеты пройти по диску фоновой звезды? С тем еще, чтобы эта звезда была достаточно яркой?
Ну и транзиты случаются каждый орбитальный период, а возможное прохождение по диску фоновой звезды случится только один раз. Так что я не сказала бы, что это удачная идея.

Тем не менее прохождения объектов по дискам фоновых звезд известны. Впервые с этим столкнулись при поисках микролинзирования.  Если объект-линза проходит на очень малом угловом расстоянии от звезды-источника,  он по разному увеличивает разные участки ее диска (имеющие разную яркость из-за потемнения лимба), что сказывается на кривой линзирования - так называемые finite-source effects. Первым подобным случаем стало событие MACHO Alert 95-30 (arXiv:9702199), когда звезда массой 0.53 M_sun прошла непосредственно по диску красного гиганта радиусом 60 R_sun. Прицельный параметр составил θ_min/θ_source=0.715.


Кривая блеска MACHO Alert 95-30 и схема события. У линзы пунктиром показан радиус кольца Эйнштейна.

С тех пор открыты десятки таких событий и некоторые из них связаны с планетами. Например рекордно короткое событие линзирования OGLE-2016-BLG-1928 продолжительностью всего 41 минуту (arXiv:2009.12377), вызванное блуждающей планетой земной массы, у него было θ_min/θ_source~0.3. Или событие MOA-9y-5919 с t_E~1.4 часа  (arXiv:2303.08279) - тоже планета земного типа, прошедшая по диску G7 звезды.

[vika vorobyeva]

Тем не менее прохождения объектов по дискам фоновых звезд известны.

Это справедливое замечание. Однако, насколько я понимаю, в этом случае гравитационное поле объекта-линзы (в приведенных случаях – планеты) лишь усиливает свет объекта-источника, не внося ничего своего. MenFrame говорит о другом – о возможности регистрации света фоновой звезды, прошедшей сквозь атмосферу объекта-линзы, т.е. о трансмиссионной спектроскопии планеты в лучах фоновой звезды. Мне этот вариант по-прежнему видится мало реальным из-за огромной разницы в количестве фотонов, прошедших сквозь атмосферу планеты от ее родительской звезды и от фоновой звезды.
Что до изучения ближайших потенциально обитаемых не транзитных планет, то тут нужны методы получения прямых изображений, т.е. коронографы всех мастей.

[Maki]

https://nplus1.ru/news/2024/02/29/earth-as-exoplanet

Астрономы при помощи зонда «Галилео» обнаружили на Земле признаки наличия континентов и океанов, а также нашли кислород в атмосфере планеты. Подобные исследования важны для правильной интерпретации будущих прямых и спектральных наблюдений за экзоземлями, в том числе потенциально обитаемыми. Препринт работы доступен на arXiv.org.

[MenFrame]

Будущее Земли без кислорода

[Владимир96]

Тема создана в 2013, а сейчас уже 2025, как изменились наши возможности по обнаружению копии солнечной системы за это время?

[Mercury127]

почти никак. всё упирается в накопление данных по таймингам транзитов, которое определяется исключительно частотой оных транзитов, т.е. периодами обращения экзопланет вокруг своих звёзд.

[Владимир96]

То есть надо просто подождать, пока проведут тридцатилетние измерения на современных инструментах?

[Mercury127]

думаю, всё хуже...

одно дело, когда считаем тайминги короткопериодических планет в компактных системах около красных карликов — здесь у нас много данных по двум причинам: высокая частота транзитов (близость к звезде), и высокая вероятность наблюдения их с Земли (Земля лежит близко к плоскости орбиты экзопланеты, малый размер звезды).

например, видим транзиты экзопланеты с периодом пусть 20 дней (норма для КК?). отнаблюдали 10 транзитов, пусть из них половина — годные для обработки. итого за 200 дней можем заподозрить наличие другой экзопланеты в системе. пусть эта другая имеет период 70 дней... сколько нужно будет суммарно затратить времени, чтобы подтвердить наличие второй экзопланеты? в идеале нужно отнаблюдать несколько полных оборотов этой второй, те минимум 2-3 раза по 70 дней. это если все новые данные по транзитам первой планеты будут годные.

итого 400 дней на удачную для наблюдений конфигурацию системы всего из двух экзопланет.

а теперь представим наблюдения аналога СС: широкая система, крупная яркая звезда, редкие и слабые транзиты даже при удачном расположении плоскости орбиты... полагаю, если за 50 оборотов Венеры или Земли обнаружат хотя бы Юпитер — уже большая удача. скорее же будет наоборот: по таймингам Юпитера найдут Сатурн, а остальное — лет через 200... и то, если за это время плоскость экликтики совсем не уплывёт от наблюдателя. но это может быть и благом: по мере движения будут доступны транзиты всех внутренних планет по очереди. удастся ли их увидеть на фоне изменчивости самой звезды — это уже технический вопрос.

[Foma]

Тема создана в 2013, а сейчас уже 2025, как изменились наши возможности по обнаружению копии солнечной системы за это время?

Реализованы многие проекты, о которых в 2013 писали в будущем времени.

В части метода лучевых скоростей теперь доступны измерения с точностью порядка (и даже немного лучше) 10 см/с на спектрографе ESPRESSO. Это позволяет обнаруживать не только Юпитер, Сатурн, но при достаточном терпении и Уран, Нептун. Земля и Венера теперь также на пороге досягаемости RV-метода и в принципе могут быть найдены, если конечно позволит "шумность" нашего Солнца.


Амплитуда лучевой скорости от планет Солнечной системы

В части транзитного метода теперь технически обнаружимы все планеты, даже небольшие Меркурий и Марс. Возможностей JWST для этого вполне хватит, но вероятность попасть в удачную транзитную конфигурацию конечно все равно весьма мала. Большие сдвиги произошли в области прямой съемки. Все тот же JWST теперь может разглядеть Юпитер и Сатурн с расстояния 30 пк. В области астрометрии и микролинзирования больших изменений нет. Зато открылась новая тема - 500-метровый радиотелескоп FAST способен увидеть искусственный радиошум Земли, а точнее суммарное ненаправленное радиоизлучение систем сотовой связи (4 ГВт на 2023 г), с расстояния ~1-3 пк. Как отделять его от радиошума звезды - это другой вопрос, но необходимая чувствительность достигнута.

[Владимир96]

Прекрасно, всё-таки прогресс существует
Я очень надеюсь на ELT, прям слежу за постройкой. А потом будет LUVOIR. Эх, скорее бы...
У меня ещё технический вопрос - допустим, мы наблюдали транзиты с 2010 по 2017 с телескопа в Чили. Потом стали наблюдать транзиты той же звезды с 2017 по 2022 с телескопа в Австралии. Можно ли объединить их данные, как если бы мы наблюдали непрерывно с 2010 по 2022?