אסטרונומים חוקרים ללא הרף את שמי הבלתי צפוי. הם מוכנים לאמץ רעיונות חדשים שעשויים להחליף את החוכמה של השנים שחלפו.
אבל יש חריג אחד לכלל: החיפוש אחר Earth 2.0. כאן אנחנו לא רוצים למצוא את הבלתי צפוי, אלא את הצפוי. אנו רוצים למצוא כוכב לכת כה דומה לשלנו, ואנחנו כמעט יכולים לקרוא לו בית.
אמנם, איננו יכולים בדיוק לדמיין כוכבי לכת אלה עם פירוט מספיק גדול כדי לראות אם מדובר בעולם מים עם צמחים ירוקים שופעים וציוויליזציות, אך אנו יכולים להשתמש בשיטות עקיפות כדי למצוא כוכב לכת "דמוי אדמה" - כוכב לכת עם מסה דומה ו רדיוס לכדור הארץ.
יש רק בעיה אחת: הטכניקות הנוכחיות למדידת מסה של Exoplanet מוגבלות. עד היום מודדים אסטרונומים מהירות רדיאלית - הנדנדות זעירות במסלול כוכב כשהוא נגרר על ידי המשיכה הכבדית של האקסופלנט שלה - כדי לגזור את יחס המסה של כוכב לכת.
אך בהתחשב בכך שרוב האקסופלאנטים מתגלים באמצעות אות המעבר שלהם - מטבלים באור כשכוכב הלכת עובר מול הכוכב המארח שלו - האם זה לא יהיה נהדר אם נוכל למדוד את המסה שלו על בסיס שיטה זו בלבד? ובכן, אסטרונומים ב- MIT מצאו דרך.
הסטודנטית לתארים מתקדמים ג'וליאן דה-וייט ועמיתת מקארתור שרה סיגר פיתחו טכניקה חדשה לקביעת המסה באמצעות אות המעבר של Exoplanet בלבד. כאשר כוכב לכת עובר, האור של הכוכב עובר דרך שכבה דקה של האטמוספרה של כדור הארץ, הסופגת אורכי גל מסוימים של אור הכוכב. ברגע שאור הכוכב יגיע לכדור הארץ הוא יוטבע בטביעות האצבע הכימיות של הרכב האטמוספרה.
ספקטרום ההולכה שנקרא מאפשר לאסטרונומים ללמוד את האטמוספירה של עולמות חייזרים אלה.
אבל הנה המפתח: כוכב לכת מסיבי יותר יכול להיאחז באווירה עבה יותר. כך, בתיאוריה, ניתן למדוד את מסה של כוכב לכת על בסיס האטמוספירה, או על ספקטרום ההולכה בלבד.
כמובן שאין מתאם אחד לאחד או שהיינו מוצאים זאת מזמן. היקף האטמוספרה תלוי גם בטמפרטורה שלה ובמשקל המולקולות שלה. המימן כה קל, עד שהוא מחליק מהאטמוספרה ביתר קלות מאשר, למשל, חמצן.
אז דה ויט עבד ממשוואה סטנדרטית שתיארה את גובה הסולם - המרחק האנכי שעליו לחץ האווירה יורד. עד כמה הלחץ יורד תלוי בטמפרטורת כדור הארץ, בכוח הכבידה של הכוכב (מסת המסה) ובצפיפות האטמוספרה.
על פי האלגברה הבסיסית: הכרת כל אחד מהפרמטרים הללו תאפשר לנו לפתור את הרביעי. לפיכך ניתן להפיק את כוח הכבידה של כדור הארץ, או מסתו, מהטמפרטורה האטמוספרית, פרופיל הלחץ והצפיפות שלו - פרמטרים העשויים להיות מושגים בספקטרום העברה בלבד.
עם היצירה התיאורטית מאחוריהם, דה וייט וסאגר השתמשו בצדק הלוהט HD 189733b, עם מסה מבוססת שכבר, כמחקר מקרה. החישובים שלהם חשפו אותה מדידת מסה (פי 1.15 ממסת יופיטר) כמו זו שהתקבלה במדידות מהירות רדיאלית.
טכניקה חדשה זו תוכל לאפיין את המסה של exoplanets על סמך נתוני המעבר שלהם בלבד. בעוד צדקנים חמים נשארים היעד העיקרי לטכניקה החדשה, דה וייט וסאגר מכוונים לתאר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ בעתיד הקרוב. עם השקת טלסקופ החלל ג'יימס ווב המתוכנן לשנת 2018, האסטרונומים צריכים להיות מסוגלים להשיג את המסה של עולמות קטנים בהרבה.
העיתון פורסם במגזין המדע וכעת ניתן להוריד אותו בצורה הרבה יותר ארוכה כאן.
