Jika tata surya Alpha Centauri A persis mencerminkan tata surya kita, apa yang bisa kita deteksi?

Misalkan ada replika yang tepat dari tata surya kita 4,4 ly away (termasuk orang). Apa yang bisa kita deteksi dan dengan teleskop apa? Planet yang mana? Bisakah kita mendeteksi transmisi radio dan / atau atmosfer apa pun?

Saya berasumsi deteksi akan optimal jika kita co-planar dengan ekliptika bintang lain, jadi apa yang akan kita lihat dalam skenario terbaik dan terburuk (90 °-view?)?

_{Post Script: beberapa bulan kemudian saya bertanya sesuatu seperti ini selama kuliah von Karman oleh Neil Turner .}

Ini adalah pertanyaan luas dan terlalu luas untuk saya jawab secara komprehensif. Itu harus dipecah menjadi metode doppler, transit dan pencitraan langsung; dan itu sebelum kita sampai pada pertanyaan tentang mendeteksi sabuk Kuiper, emisi radio, dll.

Untuk sementara saya akan tetap dengan apa yang saya ketahui tentang deteksi planet menggunakan teknik goyangan doppler.

Teknik Doppler

Refleks kecepatan radial semi-amplitudo bintang untuk kasus planet massa mengorbit bintang massa , dalam orbit elips dengan eksentrisitas , dan orbital periode dan dengan sumbu orbital cenderung pada untuk garis pemandangan dari Bumi adalah: Derivasi (sangat) terperinci diberikan oleh Clubb (2008) .$m_2$$m_1$$e$$P$$i$

Jadi saya membuat sendiri spreadsheet kecil dan berasumsi bahwa semua planet terlihat optimal di (mereka tidak semua bisa dilihat secara optimal, tetapi kecenderungan terkecil adalah sekitar untuk Merkurius, jadi tidak ada bedanya) Saya juga akan menganggap massa Alpha Cen A adalah tentang .$i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

Hasilnya

Planet | RV semi-amplitudo (m / s)

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

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

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

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

Jupiter | $11.7$

$2.6$

$0.28$

$0.26$

$0.51\pm 0.04$m / s, dan beberapa spektograf, terutama instrumen HARPS, secara rutin menghasilkan presisi sub 1 m / s. Dengan demikian Jupiter dan Saturnus akan dapat dideteksi, Uranus dan Neptunus tepat di tepi kemampuan deteksi (ingat Anda dapat rata-rata di atas banyak pengamatan RV), tetapi planet-planet terestrial tidak akan ditemukan (pendeteksian Bumi akan membutuhkan tindakan di bawah 10 cm / s. Ingat juga bahwa sinyal yang lebih lemah harus digali dari sinyal yang lebih besar karena planet seperti Jupiter dan Saturnus.

$\sim 5$

Gambar yang mengilustrasikan situasi dapat diperoleh dari situs exoplanets.org, yang telah saya tambahkan baris yang memperkirakan di mana RV semi-amplitudo adalah untuk 10 m / s dan 1 m / s presisi (dengan asumsi massa Alpha Cen A dan orbit melingkar). Saya sudah menandai di Bumi, Jupiter dan Saturnus. Perhatikan bahwa beberapa objek telah ditemukan di bawah garis 1 m / s. Juga perhatikan kurangnya planet antara garis 1 dan 10 m / s dengan periode lebih lama dari beberapa tahun - peningkatan sensitivitas baru-baru ini belum memberi makan melalui penemuan exoplanet dengan massa yang lebih rendah dan periode yang lebih lama.

Kesimpulannya: hanya Jupiter yang sejauh ini ditemukan oleh teknik doppler.

Teknik transit

Saya juga akan menambahkan beberapa komentar tentang teknik transit. Deteksi transit hanya akan berfungsi jika exoplanet mengorbit sedemikian rupa sehingga mereka melintas di depan bintang. Jadi kecenderungan tinggi adalah wajib. Seseorang yang lebih baik dalam trigonometri bola harus menggunakan data yang dipublikasikan untuk tata surya untuk mengetahui berapa banyak (dan) planet yang transit dalam orientasi yang sangat optimal. Mengingat bahwa planet-planet memiliki kecenderungan orbit dengan sebaran beberapa derajat, maka beberapa trigonometri langsung dan perbandingan dengan jari-jari matahari, memberi tahu Anda bahwa orbit ini umumnya tidak semua transit untuk sudut pandang tertentu. Memang sejumlah sistem transit ganda yang ditemukan Kepler jauh lebih "datar" daripada tata surya.

Satelit Kepler mampu / mampu mendeteksi planet-planet transit yang sangat kecil berkat presisi fotometriknya yang sangat tinggi (kemiringan fluks sebanding dengan akar kuadrat dari jari-jari planet ekstrasurya). Gambar di bawah ini, disajikan oleh tim NASA Kepler (sedikit ketinggalan zaman sekarang), menunjukkan bahwa kandidat planet telah ditemukan yang turun ke ukuran Mars. Namun ini cenderung dalam orbit periode pendek karena sinyal transit perlu dilihat beberapa kali, dan Kepler mempelajari bidang langit ini selama sekitar 2,5 tahun (ketika plot ini diproduksi).

Jadi dari sudut pandang ini, mungkin Venus akan terlihat, tetapi tidak ada planet lain yang bisa dikonfirmasi.

Namun, ada kerutan. Alpha Cen A terlalu terang untuk studi semacam ini dan jauh lebih terang daripada bintang-bintang Kepler. Anda harus membuat instrumen atau teleskop khusus untuk mencari transit di sekitar bintang yang sangat terang. Beberapa pekerjaan ini telah dilakukan oleh survei berbasis darat (terutama menemukan Jupiters panas). Satelit baru yang disebut TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, diluncurkan pada April 2018) adalah misi dua tahun, yang difokuskan untuk menemukan planet kecil (seukuran Bumi dan lebih besar) di sekitar bintang-bintang yang cerah. Namun, sebagian besar targetnya (termasuk Alpha Cen) hanya diamati selama 1-2 bulan, sehingga hanya bagian dalam dari sistem planet mereka yang akan diselidiki.

Pertama, saya pikir jawaban Rob Jeffries brilian. Saya hanya akan menambahkan poin kecil yang mungkin perlu disebutkan.

Apa yang bisa kita deteksi dan dengan teleskop apa?

Alpha Centauri A adalah bintang biner dengan Alpha Centauri B dan ukurannya cukup dekat sehingga tidak memiliki L4 atau L5 yang stabil, jadi apa pun yang mengorbit salah satunya harus sangat dekat (jarak Merkurius mungkin Venus) atau sangat jauh. dan sangat dingin, jauh lebih besar dari jarak Pluto, mengorbit kedua bintang seperti Proxima Centauri.

Jika Anda meletakkan Jupiter di orbit matahari di sekitar A atau B, efek 3 tubuh hampir pasti akan menciptakan orbit yang sangat tidak stabil untuk planet yang kemungkinan tidak akan bertahan lama, jadi, satu jawaban untuk pertanyaan ini adalah bahwa sistem tata surya kita tipe orbit di sekitar A atau B tidak mungkin.

Bisakah kita mendeteksi transmisi radio dan / atau atmosfer apa pun?

Untuk saat ini, pendeteksian atmosfer kita sangat terbatas dan hanya ke planet besar yang sangat dekat dengan bintang mereka, tetapi, artikel itu mengatakan mereka sedang mengerjakannya dengan teleskop yang lebih besar di jalan, jadi mungkin dalam beberapa tahun kita akan mendapatkan sesuatu itu untuk planet zona layak huni.

deteksi atmosfer planet ekstrasurya

Pada gelombang radio dan layak disebut, cahaya tampak, saya tidak bisa menemukan artikel yang bagus, tetapi jika sebuah planet alien menembakkan pesan ke arah kita dalam sinar yang ketat - maka, saya yakin kita bisa mendeteksi itu, asalkan mereka menembak sebuah balok yang cukup besar, tetapi bisakah kita mendeteksi bumi lain dengan keluaran kita saat ini? Saya tidak berpikir kita dekat dengan teknologi deteksi semacam itu.

(dan jika ada yang salah, saya menerima koreksi).

(Saya bertanya sesuatu seperti ini selama kuliah von Karman oleh Neil Turner)

Apakah dia menjawab Anda? Apakah dia mengatakan sesuatu yang baik?

Jawaban Neal Turner dari "The Birth of Planets" von Karman Lecture

Bagaimana kita mendeteksi planet-planet di sekitar salinan tata surya kita yang sangat jauh dan identik? Apakah planet kita perlu dideteksi menggunakan metode transit?

Secara keseluruhan, ya. Jupiter Anda mungkin bisa mendeteksi dengan metode kecepatan radial jika Anda mau menunggu satu orbit atau mungkin dua untuk memastikan, jadi 12 tahun bagi Jupiter untuk mengelilingi matahari.

Planet-planet lain akan sangat sulit. Jika mereka transit, Anda bisa mendeteksinya dengan teknologi yang mirip dengan kami. Anda harus beruntung karena tata surya kita tidak kompak seperti [yang lainnya ditemukan oleh Kepler]; cukup tersebar. Jika Anda memiliki planet yang sangat dekat dengan bintangnya, Anda memiliki peluang yang layak, jika memiliki orientasi acak, bahwa ia akan berada di sepanjang garis pandang Anda. Jika sangat jauh ada banyak kemungkinan untuk orientasinya dan ada kemungkinan yang jauh lebih kecil jika segala sesuatunya acak bahwa Anda akan mendapatkannya tepat di depan mata Anda.

Jadi bagi seseorang untuk melihat Jupiter kita dari bintang terdekat jauh lebih kecil kemungkinannya daripada kita untuk melihat Jupiter yang panas. Hanya ada sejumlah kecil alien yang melihat tata surya kita dan melihatnya melalui transit sekarang.