Eksoplaneetan havainnointi spektrin avulla

[Zatal]

Eksoplaneetan havainnointi heijastusspektrin muuttumisen avulla on vaikeaa, koska lähitähden säteily peittää eksoplaneetan jaksottaisesti vaihtelevan heijastusspektrin alleen. Tästä syystä havainnot ovat normaalisti tähden tasossa tapahtuvan kirkkauden tai spekrin havainnointia, sekä massan aiheuttaman huojunnan havainnointia tähdestä.

Yksi vaihtoehto havaita muitakin eksoplaneettoja on jaksollisen kiertoajan havainnointi lähialueen spektristä. Tässä ei olla vielä onnistuttu. En tiedä onko vielä tällaista kokeiltu eksoplaneettojen havaitsemiseksi: Rakennetaan laitteisto, jossa ensin prisma hajoittaa valon spektriksi. Spektrin pieni osa luetaan, pimeyden keskeltä, vaikkapa 100m päässä olevalla kameralla. Kun käytetään niitä aallonpituuksia, joita oletaan olevan vain ekson heijastusspektrissä, niin tällöin havainnoista on poistettu suurin osa lähitähden aiheuttamasta liiallisesta kirkkaudesta. Kohdistimiksi laitteeseen voi laittaa priman jälkeen varsinaisen havaintomateriaalin sivuille erilliset kamerat. Koko komeus tyhjiöputkeen kerätyn valon maksimoimiseksi. Lisäksi kaikki osat ovat liikuteltavissa spektrin ja kohdistuksen optimoimiseksi.

Toimisikohan tuollainen laitteisto käytännössä ja mikä sen teho olisi verrattuna nykyisiin?

[jussi_k_kojootti]

Kun käytetään niitä aallonpituuksia, joita oletaan olevan vain ekson heijastusspektrissä, niin tällöin havainnoista on poistettu suurin osa lähitähden aiheuttamasta liiallisesta kirkkaudesta.

Vaan ei kandelaakaan siltä taajuudelta mistä piti.  Jos haluat blokata lähitähden valoa niin laita maski tähden eteen.

[Zatal]

En ole maskien asiantuntija, mutta ongelmaksi muodostuu vaadittu tarkkuus. Tähden valoa on vähennetty mm. hologrammimaskilla, joka poistaa hieman yli 80% tähden säteilemästä valosta. Eli noin 1/5 tähden valosta tulee edelleen läpi. Planeetan kirkkaus verrattuna lähitähden kirkkauteen on luokkaa 1 AU:n suhde kymmeneen parsekiin. (Eli noin 1/2 000 000.) Siis pelkkä maski päästänee liikaa häiritsevää valoa lävitseen.

Käytetyn maskin tulisi poistaa kaikki aallonpituudet, paitsi se, jota havaitaan. Käsittääkseni yhtään planeettaa ei ole vielä löydetty tällä tavalla, koska nykylaitteilla mittatarkkuus ei riitä ja lisäksi tähden valossakin taitaa olla kohtuullisesti muutosta, joka haittaa tunnistamista.

[Kaizu]

Toimisikohan tuollainen laitteisto käytännössä ja mikä sen teho olisi verrattuna nykyisiin?

Ei toimi ja 0.

Spekroskoopissa valon poikkeutuskulma riippuu valon aallonpituudesta. Seisomalla sadan metrin päässä spektroskoopista, ei havaintojen teko helpotu.

Eksoplaneetan heijastusspektri on sama kuin tähdenkin poislukien ne absorptioviivat jotka planetta imaisee itseensä.
Jos maata yritettäisiin suoraan nähdä lähitähdelta niin auringon säteily pitäisi maskata tarkasti pois. Maan säteilyteho on suurimmillaan kun se on tulossa pois auringon takaa ja on tällöin n. 7.2x10^-19 kertaa Auringon säteilyteho. Tämäkin saavutetaan vain jos aurinkokuntaa katsotaan maan ratatasosta. Spektrien valoisuudet suhtautuvat samalla tavoin. Paljon suurempi ero säteilytehossa on sillä kohtaa kun Maa kulkee Auringon kiekon yli. Näitä ylikulkuhavaintoja on jo tehty.
Suurin osa planeetoista jää havaitsematta koska emme ole niiden kiertoradan tasossa ja jopa suurin osa niistäkin joiden ratatasossa olemme.
Jos Uranus pitäisi ylikulkuhavaintojen perusteella tunnistaa planeetaksi, pitäisi Auringosta olla 170 vuoden yhtämittainen valokäyrä josta voitaisiin havaita kolme ohitusta 84 vuoden väliajoin. Jos halutaan varmistaa säännöllinen kiertoaika niin muutama tällainen jakso lisää pitää havaita.
Muiden planeettojen ylikulut vaikeuttavat kuvion löytymistä

Maskaamalla tähden valo, voitaisiin havaita suuruusluokkaa Jupiterin kokoinen planeetta jos se on lähes kiinni emotähdessä, selkeästi Merkuriuksen kiertorataa lähempänä. Lähimmästä tähdestä katsoen Maa on enimmillään 0.43" päässä Auringosta ja Merkurius 0.155" päässä.
Käytännössä havainnot pitäisi tehdä ilmakehän ulkopuolelta.
 
Kaizu

[Zatal]

Kiitos selvityksestä. Laitteisto ei toimi. Mittaluokka on aivan liian suuri todellisia havaintoja varten. Heijastusspektrin luulisi ainakin hieman muuttuvan, sillä pintaan osuva valo muuttuu osittain lämpösäteilyksi ja muitakin muutoksia voi tapahtua, mutta edelleen muutosten mittaluokka on nykyisillä välineillä lähes mahdoton havaittava.