za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Прогнозы количества открытий экзопланет в ближайшем будущем



   В настоящее время пока достоверно неизвестно ни об одной внеземной биосфере или цивилизации. В тоже время количество подтвержденных планет у других звезд продолжает стремительно расти. С момента первых открытий (1992 год – планеты у пульсаров) прошло всего 24 года, и сегодняшнее количество известных планет равно 3302. Только с начала этого года число известных экзопланет выросло с 1933 до 3302 (на 42%!). В процессе подтверждения находятся ещё многие тысячи планетных кандидатов. Большинство известных на сегодня экзопланет открыты с помощью транзитного метода. Вероятно, этот метод останется лидирующим как минимум до середины века. В этой заметке я решил привести опубликованные прогнозы открытий экзопланет в ближайшие 10-20 лет.



1)     Миссия WFIRST. Этот проект связан с запуском крупного космического телескопа (диаметр зеркала в 2.3 метра) примерно в 2025 году. Шестилетняя миссия телескопа будет состоять из микролинзовых кампаний по направлению к центру галактики, глубоких космологических обзоров неба и однолетней кампании по фотогрфированию экзопланет у близких звезд с помощью внешнего коронографа.



   В ходе микролинзовой кампании телескоп будет осуществлять мониториг яркости 200 миллионов звезд каждые 15 минут в течение 1.2 года. Это позволит обнаружить в событиях микролинзирования около 3 тысяч планет. В тоже время последние сообщения говорят о том, что эти же наблюдения помогут обнаружить гораздо больше транзитных планет: 100 тысяч.

    Для сравнения можно сказать, что наземные телескопы к настоящему времени зарегистрировали около 20 тысяч событий микролинзирования. В них обнаружено лишь до 100 планет. В ходе этих же наблюдений обнаружено ещё меньше транзитных планет: только 5 от проекта OGLE (и то они были обнаружены с помощью специализированного высокочастотного режима наблюдений). В тоже эти наземные микролинзовые проекты уже могут открывать многие десятки тысяч затменных двойных. Так анализ данных проекта OGLE (результаты наблюдений 330 миллионов звезд только в нашей галактике) позволил обнаружить 43 тысячи затменных двойных. По-видимому, точность фотометрии космического телескопа позволит обнаруживать в таких же количествах уже не только затменные двойные, но и транзитные планеты.

2)     Миссия Эвклид. Целью этого проекта является запуск космического телескопа в 2020 году для шестилетней миссии. Основной целью данного телескопа является космологический обзор неба. Апертура телескопа значительно скромнее WFIRST (1.2 метра против 2.4 метров):




  В тоже время ожидается, что телескоп будет несколько месяцев наблюдать центральную часть нашей галактики в рамках микролинзовых кампаний. В ходе этих кампаний ожидается найти несколько сотен микролинзовых планет и до 7 тысяч транзитных планет.

3) Миссия TESS. Этот проект заключается в запуске в 2017 году небольшого космического телескопа, который будет наблюдать почти всё небо по несколько месяцев. Ожидается, что за трехлетнюю миссию телескоп будет наблюдать 20 миллионов звезд как минимум каждые 30 минут. Это позволит обнаружить около 20 тысяч транзитных планет.




4) Миссия PLATO. Проект по запуску космического телескопа в 2024 году. Семилетняя миссия должна попытаться обнаружить аналоги Земли на двух площадках неба. Ожидается, что в ходе отслеживания яркости порядка миллиона звезд будет обнаружено 13 тысяч транзитных планет.



5) Миссия Gaia. Данный проект заключается в запуске в 2013 году космического телескопа для точной астрометрии около миллиарда звезд до 20 звездной величины. Миссия рассчитана на 5 лет, с возможностью дополнительного продления ещё на 5 лет. Ожидается, что телескоп обнаружит 21±6 тысяч астрометрических экзопланет (массой 1-13 масс Юпитера) на удалении до 500 парсек. В тоже время предполагается, что высокоточная фотометрия позволит обнаружить до 20 тысяч транзитных экзопланет.



  Вышеперечисленные космические проекты оставят не у дел наиболее продуктивные современные наземные обзоры (SuperWASP, HATnet, KELT и другие), использующие небольшие телескопы. К настоящему времени эти обзоры обнаружили около 300 транзитных планет (большинство из них горячие юпитеры). Одни прогнозы говорят, что на всем небе есть 2 тысячи транзитных горячих юпитеров до 13 звездной величины. Другие прогнозы оценивают число транзитных горячих юпитеров только до 11 звездной величины примерно в 3412 (в каталоге Тихо есть около 392 тысяч желтых карликов).



  С другой стороны, в будущем большое количество открытий экзопланет могут совершать крупнейшие обзорные наземные телескопы. Так планируется, что 8-метровый обзорный телескоп LSST (начиная с 2024 года), получит как минимум тысячу снимков для каждой области южного неба с предельной звездной величиной как минимум в V=24.5. Этот обзор позволит получить высокоточную фотометрию, как минимум для миллиарда звезд до 20 звездной величины. Среди этих звезд должно быть порядка 54 миллионов желтых карликов с 27 тысячами транзитных горячих юпитеров. Если телескоп LSST будет способен обнаружить только 5% из них, то это приведет к открытию порядка тысячи транзитных горячих юпитеров. Также большие перспективы у подобных обзоров ожидаются в области поисков транзитных планет у красных карликов. Кроме того прогнозируется, что в фотометрии 100 миллионов звезд (для них точность фотометрии составит лучше 0.5%) за 10 лет будет найдено около 200 тысяч близких (вне плотных звездных полей) событий микролинзирования.

     Простой расчет показывает, что к середине века может быть известно как минимум 200 тысяч экзопланет (для их подтверждения потребуется много лет):




   Большинство из этих экзопланет будет открыто транзитным методом. Транзитные планеты во многом проще подтверждать (через исключение фоновых звездных двойных, детальную спектроскопию и т.д.). Особенно, это актуально для систем, состоящих из нескольких транзитных планет (проверка динамической стабильности планет системы).

       В тоже время данные оценки могут быть существенно завышены. Так в 2003 году прогнозировалось, что космический телескоп Корот сможет за двухлетнюю миссию обнаружить около тысячи транзитных планет. В реальности за основную и продленную миссию (в общей сложности 6 лет) было найдено 570 планетных кандидатов после проверки которых опубликовано 35 подтвержденных планет и около 120 возможных планет.




   Другим примером является переоценка возможностей многообъектных спектрографов. Такие спектрографы могут одновременно измерять лучевые скорости с высокой точностью у нескольких сотен или тысяч звезд (наподобие того, как современные ПЗС-камеры получают фотометрию с высокой точностью одновременно у многих сотен тысяч или миллионов звезд). В 2005 году прогнозировалось, что к 2020 году подобный спектрограф на телескопе SDSS сможет произвести поиск у миллиона звезд, и обнаружить около 20 тысяч планет. К настоящему времени два подобных проекта (MARVELS и APOGEE) получили в сумме несколько миллионов высокоточных измерений лучевой скорости около полумиллиона звезд до 12 звездной величины. Подобное количество измерений во много раз превышает суммарное количество измерений высокоточных однообъектных спектрографов, полученных с целью поиска планет. Однако точность измерений лучевой скорости (30-100 метров в секунду) у многообъектных спектрографов оказалась недостаточной для эффективного обнаружения массивных планет с небольшими периодами обращения. По опубликованным сообщениям многообъектные спектрографы обнаружили несколько десятков планетных кандидатов и несколько сотен кандидатов в коричневые карлики. Тем не менее, в последнем случае, это увеличило число известных короткопериодичных коричневых карликов сразу в 2 раза.



    Можно предположить, что проблема низкой точности для многообъектных спектрографов будет решена за счет использования более крупных телескопов. Примерами таких проектов можно назвать LAMOST (4-метровый телескоп) и Maunakea Spectroscopic Explorer (11-метровый телескоп). По всей видимости, благодаря подобным будущим многообъектным спектрографам, методу лучевых скоростей (вместе с астрометрией и микролинзированием) удасться во второй половине 21 века, наконец, потеснить транзитный метод по общему количеству открытых экзопланет. В пользу этого говорит хотя бы тот простой факт, что количество нетранзитных планет во много раз больше количества транзитных планет. Затем, начиная с 22 века можно ожидать расцвет фотографических методов обнаружения, которые будут бурно развиваться после начала освоения электромагнитных фокусов Солнечной Системы.



Tags: будущее, картографирование Вселенной, космический телескоп, прогноз, статистика, транзитный метод, экзопланеты
Subscribe
promo za_neptunie july 10, 2014 20:36 8
Buy for 30 tokens
Число постов в блоге перевалило за сотню, поэтому я решил систематизировать их по различным тематиками. Это поможет мне и моим читателям быстрее находить в блоге интересную информацию. Последнее обновление от 4 августа 2014 года Венера Новая книга о Венере Венера-Экспресс готовится к…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 24 comments