Se il sistema solare di Alpha Centauri A rispecchiasse esattamente il nostro, cosa saremmo in grado di rilevare?

Supponiamo che ci sia una replica esatta del nostro sistema solare 4.4 (persone incluse). Cosa saremmo in grado di rilevare e con quali telescopi? Quali pianeti? Potremmo rilevare trasmissioni radio e / o atmosfere?

Suppongo che il rilevamento sarebbe ottimale se fossimo co-planari con l'eclittica dell'altra stella, quindi cosa vedremmo negli scenari migliori e peggiori (vista a 90 °?)?

_{Post Script: qualche mese dopo ho chiesto qualcosa del genere durante una conferenza di von Karman di Neil Turner .}

Questa è una domanda ampia e troppo ampia per rispondere in modo completo. Dovrebbe essere suddiviso in metodi doppler, transiti e imaging diretto; e questo prima che arriviamo alle domande sul rilevamento di cinture Kuiper, emissioni radio ecc.

Per il momento, rimarrò fedele a ciò che so sul rilevamento di pianeti mediante la tecnica di oscillazione del doppler.

Tecnica Doppler

Il riflesso velocità radiale semi-ampiezza di una stella per il caso di un pianeta di massa orbitante una stella di massa m 1 , in un'orbita ellittica con eccentricità e e periodo orbitale P e con asse orbitale inclinato di al la linea di vista dalla Terra è: Una derivazione (molto) dettagliata è data da Clubb (2008) .$m_2$$m_1$$e$$P$$i$

Quindi mi sono costruito un piccolo foglio di calcolo e ho ipotizzato che tutti i pianeti fossero visti in modo ottimale a (non potevano essere visti in modo ottimale, ma l'inclinazione più piccola sarebbe di circa per Mercurio, quindi non fa troppa differenza) Suppongo anche che la massa di Alpha Cen A sia circa .$i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

I risultati sono

Planet | Semi-ampiezza camper (m / s)

Mercurio | $8.3\times 10^{-3}$

Venere | $8.1\times 10^{-2}$

Terra | $8.4\times 10^{-2}$

Marte | $7.5\times 10^{-3}$

Giove | $11.7$

Saturno | $2.6$

Urano | $0.28$

Nettuno | $0.26$

$0.51\pm 0.04$ m / s, e alcuni spettrografi, in particolare gli strumenti HARPS, forniscono regolarmente una precisione inferiore a 1 m / s. Quindi Giove e Saturno sarebbero rilevabili, Urano e Nettuno sono proprio al limite della rilevabilità (ricordati che puoi fare la media su molte osservazioni RV), ma i pianeti terrestri non sarebbero stati trovati (i rilevamenti della Terra richiederebbero precisazioni inferiori a 10 cm / s. anche che i segnali più deboli dovrebbero essere estratti dai segnali più grandi a causa dei pianeti simili a Giove e Saturno.

$\sim 5$

Un'immagine che illustra la situazione può essere ottenuta dal sito Web di exoplanets.org, a cui ho aggiunto linee che si avvicinano alla posizione delle semi-ampiezze RV per una precisione di 10 m / se 1 m / s (ipotizzando la massa di Alpha Cen A e orbite circolari). Ho segnato sulla Terra, Giove e Saturno. Si noti che pochi oggetti sono stati scoperti sotto la linea 1 m / s. Si noti inoltre la mancanza di pianeti tra le linee 1 e 10m / s con periodi più lunghi di un paio d'anni - il recente aumento della sensibilità deve ancora alimentare le scoperte di esopianeti di massa inferiore e di periodo più lungo.

In conclusione: solo Giove sarebbe stato finora trovato con la tecnica del doppler.

Tecniche di transito

Aggiungerò anche alcuni commenti sulla tecnica di transito. Il rilevamento del transito funzionerà solo se gli esopianeti orbitano in modo tale da attraversare davanti alla stella. Quindi sono obbligatorie alte inclinazioni. Qualcuno che è più bravo nella trigonometria sferica dovrebbe usare i dati pubblicati per il sistema solare per capire quanti (e quali) pianeti transitano in un orientamento altamente ottimale. Dato che i pianeti hanno inclinazioni orbitali con una dispersione di alcuni gradi, quindi una semplice trigonometria e un confronto con il raggio solare, ti dice che queste orbite generalmente non transiteranno tutte per un particolare angolo di visione. In effetti un certo numero di sistemi di transito multiplo scoperti da Keplero sono molto più "piatti" rispetto al sistema solare.

Il satellite Keplero è / era in grado di rilevare pianeti in transito molto piccoli grazie alla sua altissima precisione fotometrica (il tuffo nel flusso è proporzionale alla radice quadrata del raggio dell'esopianeta). L'immagine seguente, presentata dal team Kepler della NASA (un po 'fuori moda ora), mostra che sono stati scoperti candidati planetari che sono fino alle dimensioni di Marte. Tuttavia, queste tendono ad essere in orbite di breve periodo perché un segnale di transito deve essere visto più volte, e Keplero studia questa macchia di cielo per circa 2,5 anni (quando è stato prodotto questo diagramma).

Quindi da questo punto di vista, forse Venere sarebbe stata vista, ma nessuno degli altri pianeti poteva essere confermato.

Tuttavia, c'è una ruga. Alpha Cen A è troppo luminoso per questo tipo di studi e molto più luminoso delle stelle di Keplero. Dovresti costruire uno strumento o un telescopio speciale per cercare transiti attorno a stelle molto luminose. Parte di questo lavoro è stato svolto da sondaggi terrestri (principalmente alla ricerca di Giove caldi). Un nuovo satellite chiamato TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, lanciato nell'aprile 2018) è una missione di due anni, focalizzata sulla ricerca di piccoli pianeti (di dimensioni terrestri e più grandi) attorno a stelle luminose. Tuttavia, la maggior parte dei suoi obiettivi (incluso Alpha Cen) vengono osservati solo per 1-2 mesi, quindi verranno esaminate solo le parti interne dei loro sistemi planetari.

Innanzitutto, penso che la risposta di Rob Jeffries sia brillante. Aggiungerò solo alcuni punti minori che potrebbero valere la pena menzionare.

Cosa saremmo in grado di rilevare e con quali telescopi?

Alpha Centauri A è una stella binaria con Alpha Centauri B e hanno dimensioni abbastanza vicine da non avere L4 o L5 stabili, quindi tutto ciò che orbita in uno di essi dovrebbe essere molto vicino (distanza del mercurio forse Venere) o molto lontano e molto freddo, molto più grande della distanza di Plutone, in orbita attorno a entrambe le stelle come fa Proxima Centauri.

Se metti un Giove nella sua orbita solare attorno ad A o B, l'effetto dei 3 corpi creerebbe quasi sicuramente un'orbita selvaggiamente instabile per il pianeta che probabilmente non durerà a lungo, quindi una risposta a questa domanda è che il nostro sistema solare il tipo di orbita attorno a A o B è impossibile.

Potremmo rilevare trasmissioni radio e / o atmosfere?

Per ora, il nostro rilevamento dell'atmosfera è molto limitato e solo ai grandi pianeti molto vicini alle loro stelle, ma l'articolo dice che ci stanno lavorando con telescopi più grandi lungo la strada, quindi forse tra qualche anno avremo qualcosa su quello per i pianeti delle zone abitabili.

rilevamento dell'atmosfera esopianeta

Sulle onde radio e vale la pena menzionare la luce visibile, non sono riuscito a trovare un buon articolo, ma se un pianeta alieno spara un messaggio verso di noi in un raggio stretto - allora, sono sicuro che potremmo rilevarlo, a condizione che sparino a un fascio abbastanza grande, ma potremmo rilevare un'altra terra con la nostra uscita attuale? Non credo che siamo vicini a quel tipo di tecnologia di rilevamento.

(e se ho sbagliato, accolgo con favore la correzione).

(Ho chiesto una cosa del genere durante una conferenza di von Karman di Neil Turner)

Ti ha risposto? Ha detto qualcosa di buono?

La risposta di Neal Turner dalla conferenza "La nascita dei pianeti" von Karman

Come potremmo rilevare pianeti attorno a una copia identica e lontana del nostro sistema solare? I nostri pianeti dovrebbero essere rilevati usando il metodo di transito?

Nel complesso sì. Giove probabilmente potresti rilevare con il metodo della velocità radiale se sei disposto ad aspettare un'orbita o forse due per esserne sicuro, quindi 12 anni per Giove che gira intorno al sole.

Gli altri pianeti sarebbero davvero difficili. Se transitavano, potresti rilevarli con una tecnologia simile alla nostra. Dovresti essere fortunato perché il nostro sistema solare non è compatto come [altri scoperti da Keplero]; è abbastanza diffuso. Se hai un pianeta molto vicino alla sua stella, hai una buona possibilità, se ha un orientamento casuale, che sarà lungo il tuo campo visivo. Se è molto lontano ci sono molte più possibilità per il suo orientamento e c'è una probabilità molto più piccola se le cose sono casuali che la porterai esattamente sulla tua linea di vista.

Quindi, per qualcuno vedere il nostro Giove da una stella vicina è molto meno probabile che per noi vedere un Giove caldo. C'è solo un piccolo numero di alieni che guardano il nostro sistema solare e lo vedono attraverso i transiti proprio ora.