Se o sistema solar de Alpha Centauri A refletisse exatamente o nosso, o que poderíamos detectar?

Suponha que houvesse uma réplica exata do nosso sistema solar a 4,4 km de distância (incluindo as pessoas). O que poderíamos detectar e com que telescópio (s)? Quais planetas? Podemos detectar transmissões de rádio e / ou atmosferas?

Suponho que a detecção seria ótima se fôssemos co-planares com a eclíptica da outra estrela, então o que veríamos nos melhores e piores casos (90 ° de vista?)?

_{Post Script: alguns meses depois, perguntei algo assim durante uma palestra de von Karman de Neil Turner .}

Essa é uma pergunta ampla e muito ampla para eu responder de maneira abrangente. Deve ser dividido em métodos doppler, trânsitos e geração de imagens diretas; e isso é antes de chegarmos a questões de detecção de correias Kuiper, emissão de rádio etc.

Por enquanto, vou ficar com o que sei sobre detecção de planetas usando a técnica de oscilação doppler.

Técnica Doppler

A semi-amplitude de velocidade radial reflexa de uma estrela para o caso de um planeta de massa orbitando uma estrela de massa m 1 , em uma órbita elíptica com excentricidade e , período orbital P e com um eixo orbital inclinado em i à A linha de visão da Terra é: ( 2 π $m_2$$m_1$$e$$P$$i$ Uma derivação (muito) detalhada é dada porClubb (2008).

Então, construí uma planilha para mim e presumi que todos os planetas eram vistos de forma ideal a (eles não podiam ser vistos de maneira ideal, mas a menor inclinação seria de i = 83 ∘ para Mercúrio, portanto, não muita diferença) Eu também vou assumir a massa de Alpha Cen a é de cerca de M ≃ 1,1 M ⊙ .$i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

Os resultados são

Planeta Semi-amplitude do VD (m / s)

Mercúrio $8.3\times 10^{-3}$

Vênus $8.1\times 10^{-2}$

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

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

Júpiter $11.7$

Saturno $2.6$

Urano $0.28$

Netuno $0.26$

Os limites do que é possível são bem ilustrados por um planeta em torno do Alpha Cen B, que se afirma estar em uma órbita de três dias e com uma massa semelhante à Terra ( Dumusque et al. 2012 , e exoplanets.org ). A semi-amplitude de velocidade radial detectada aqui foi de $0.51\pm 0.04$m / s, e alguns espectrógrafos, principalmente os instrumentos HARPS, fornecem rotineiramente menos de 1 m / s de precisão. Assim, Júpiter e Saturno seriam detectáveis, Urano e Netuno estão no limite da detectabilidade (lembre-se de que você pode calcular a média de muitas observações de RV), mas os planetas terrestres não seriam encontrados (as detecções da Terra exigiriam precisões abaixo de 10 cm / s. também que os sinais mais fracos teriam que ser extraídos dos sinais maiores devido aos planetas semelhantes a Júpiter e Saturno.

$\sim 5$

Uma imagem que ilustra a situação pode ser obtida no site exoplanets.org, ao qual adicionei linhas que se aproximam das semi-amplitudes de RV com precisão de 10 m / se 1 m / s (assumindo a massa Alpha Cen A e órbitas circulares). Eu marquei na Terra, Júpiter e Saturno. Observe que poucos objetos foram descobertos abaixo da linha de 1 m / s. Observe também a falta de planetas entre as linhas de 1 e 10m / s com períodos superiores a alguns anos - o recente aumento na sensibilidade ainda precisa ser conduzido a menor massa, descobertas de exoplanetas com períodos mais longos.

Em conclusão: apenas Júpiter teria sido encontrado até agora pela técnica doppler.

Técnicas de trânsito

Também adicionarei alguns comentários sobre a técnica de transporte público. A detecção de trânsito só funcionará se os exoplanetas orbitarem de forma que eles cruzem na frente da estrela. Então, inclinações altas são obrigatórias. Alguém que é melhor em trigonometria esférica deve usar os dados publicados para o sistema solar para descobrir quantos (e quais) planetas transitam em uma orientação altamente ideal. Dado que os planetas têm inclinações orbitais com uma dispersão de alguns graus, algumas trigonometrias diretas e uma comparação com o raio solar dizem que essas órbitas geralmente nem todas transitam para um ângulo de visão específico. De fato, vários sistemas de trânsito múltiplo descobertos pela Kepler são muito "mais planos" do que o sistema solar.

O satélite Kepler é / foi capaz de detectar planetas em trânsito muito pequenos, graças à sua alta precisão fotométrica (a queda no fluxo é proporcional à raiz quadrada do raio do exoplaneta). A imagem abaixo, apresentada pela equipe Kepler da NASA (um pouco desatualizada agora), mostra que foram descobertos candidatos planetários que têm o tamanho de Marte. No entanto, elas tendem a estar em órbitas de curto período porque um sinal de trânsito precisa ser visto várias vezes, e Kepler estuda esse trecho do céu por cerca de 2,5 anos (quando esse gráfico foi produzido).

Portanto, desse ponto de vista, possivelmente Vênus teria sido visto, mas nenhum dos outros planetas poderia ser confirmado.

No entanto, há uma ruga. O Alpha Cen A é muito brilhante para esses tipos de estudos e muito mais brilhante que as estrelas Kepler. Você teria que construir um instrumento ou telescópio especial para procurar trânsitos em torno de estrelas muito brilhantes. Parte desse trabalho foi realizada por pesquisas terrestres (principalmente encontrando Júpiteres quentes). Um novo satélite chamado TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, lançado em abril de 2018) é uma missão de dois anos, focada em encontrar pequenos planetas (do tamanho da Terra e maiores) em torno de estrelas brilhantes. No entanto, a maioria de seus alvos (incluindo Alpha Cen) são observados apenas por 1 a 2 meses, portanto apenas as partes internas de seus sistemas planetários serão investigadas.

Primeiro, acho que a resposta de Rob Jeffries é brilhante. Vou acrescentar alguns pontos menores que valem a pena mencionar.

O que poderíamos detectar e com que telescópio (s)?

Alpha Centauri A é uma estrela binária com Alpha Centauri B e eles têm tamanho suficiente para não ter L4 ou L5 estáveis, portanto, qualquer coisa que orbita qualquer um deles precisaria estar muito próximo (distância de Mercúrio, talvez Vênus) ou muito longe e muito frio, muito maior que a distância de Plutão, orbitando ambas as estrelas como o Proxima Centauri.

Se você colocar um Júpiter em sua órbita solar em torno de A ou B, o efeito dos 3 corpos certamente criaria uma órbita extremamente instável para o planeta que provavelmente não duraria muito, então, uma resposta a essa pergunta é que nosso sistema solar tipo de órbita em torno de A ou B é impossível.

Podemos detectar transmissões de rádio e / ou atmosferas?

Por enquanto, nossa detecção de atmosfera é muito limitada e apenas para grandes planetas muito próximos de suas estrelas, mas, o artigo diz que eles estão trabalhando nisso com telescópios maiores a caminho, então talvez em alguns anos consigamos algo nisso para planetas de zonas habitáveis.

detecção de atmosfera exoplaneta

Em ondas de rádio e vale a pena mencionar, luz visível, eu não conseguia encontrar um bom artigo, mas se um planeta alienígena lança uma mensagem em nossa direção em um feixe apertado - então, tenho certeza de que podemos detectar isso, desde que disparem um feixe grande o suficiente, mas poderíamos detectar outra terra com a nossa produção atual? Acho que não estamos perto desse tipo de tecnologia de detecção.

(e se eu entendi errado, agradeço a correção).

(Perguntei algo assim durante uma palestra de von Karman de Neil Turner)

Ele te respondeu? Ele disse algo de bom?

Resposta de Neal Turner da palestra "O nascimento dos planetas" de von Karman

Como podemos detectar planetas ao redor de uma cópia idêntica e distante do nosso sistema solar? Nossos planetas precisariam ser detectados usando o método de trânsito?

No geral, sim. Júpiter, você provavelmente poderia detectar pelo método da velocidade radial se estiver disposto a esperar uma ou mais órbitas para ter certeza, então 12 anos para Júpiter circular ao redor do sol.

Os outros planetas seriam realmente difíceis. Se eles transitarem, você poderá detectá-los com tecnologia semelhante à nossa. Você teria que ter sorte, porque nosso sistema solar não é compacto como [outros descobertos por Kepler]; está bem espalhado. Se você tem um planeta muito próximo de sua estrela, tem uma chance decente, se ele tiver uma orientação aleatória, de estar ao longo de sua linha de visão. Se estiver muito longe, há muito mais possibilidades para sua orientação e há uma probabilidade muito menor se as coisas forem aleatórias e você conseguirá exatamente ao longo da sua linha de visão.

Então, para alguém ver nosso Júpiter de uma estrela próxima é muito menos provável do que ver um Júpiter quente. Há apenas um pequeno número de alienígenas olhando para o nosso sistema solar e vendo-o através de trânsitos agora.