Planetforvirring kunne forsinke jordlignende exoplanetudforskning

Når det kommer til direkte at afbilde jordlignende exoplaneter, der kredser om fjerne stjerner, at se er ikke altid at tro.

En ny Cornell-undersøgelse viser, at næste generations teleskoper, der bruges til at se exoplaneter, kan forveksle jordlignende planeter med andre typer planeter i det samme solsystem.

Med nutidens teleskoper, dunkle fjerne planeter er svære at se mod blændingen fra deres værtsstjerner, men næste generations værktøjer såsom Nancy Grace Roman Space Telescope, i øjeblikket under udvikling af NASA, vil blive bedre til at afbilde jordlignende planeter, som kredser om stjerner i den helt rigtige afstand til at tilbyde de bedste betingelser for livet.

"Når vi først har evnen til at afbilde jordlignende planeter, vi bliver faktisk nødt til at bekymre os om at forveksle dem med helt andre typer planeter, " sagde Dmitry Savransky, lektor i Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering (College of Engineering) og Department of Astronomy (College of Arts and Sciences).

"De fremtidige teleskoper, der vil muliggøre disse observationer, vil være så enorme, dyrt, og vanskelige at bygge og lancere, som vi ikke har råd til at spilde et eneste sekund af tid på, " sagde Savransky, "det er derfor, det er så vigtigt at gennemtænke alle disse potentielle problemer på forhånd."

Ved at bruge Jordens eget solsystem som en model af et uudforsket stjernesystem, Savransky og Dean Keithly, ph.d.-studerende inden for maskin- og rumfartsteknik, beregnet, at selv med direkte billeddannelsesteknikker og fremtidens øgede muligheder, højtydende teleskoper, exoplaneter så forskellige som Uranus og Jorden kan forveksles med hinanden.

Forskningen blev offentliggjort 23. september i Astrofysiske tidsskriftsbreve , og detaljer, hvordan målinger, der estimerer planet-stjerneadskillelse og lysstyrke, kan forårsage "planetforvirring." Modelleringen viser, at når to planeter deler den samme adskillelse og størrelse langs deres baner, den ene planet kan forveksles med den anden.

"Jeg stiller spørgsmålet, 'Er det muligt, at Jupiter kan have samme adskillelse og lysstyrke som Jorden? Kan vi overhovedet forveksle disse to ting, som vi lige har opdaget?' Og svaret er ja, " sagde Keithly. "En beboelig jordlignende exoplanet omkring en stjerne i et andet solsystem kan forveksles med mange andre typer planeter."

Keithly og Savransky – begge medlemmer af Cornells Carl Sagan Institute – identificerede 21 tilfælde i deres solsystemmodel, hvor en individuel planet havde den samme tilsyneladende planet-stjerneadskillelse og lysstyrke som en anden planet. Ved at bruge disse data, det blev beregnet, at en jordlignende planet kunne være fejlidentificeret med en Merkur-lignende planet i 36 % af tilfældigt genererede solsystemer; med en Mars-lignende planet i omkring 43 % af tilfældigt genererede solsystemer; og med en Venus-lignende planet i mere end 72 % af tilfældigt genererede solsystemer.

I modsætning, forvirring mellem jordlignende planeter og større gasgigantiske planeter, der ligner Neptun, Saturn og Uranus var mindre sandsynlige, og kan forekomme i 1-4 % af tilfældigt genererede solsystemer.

At forvirre planeter for hinanden kan være et dyrt og tidskrævende problem for forskere. Omfattende planlægning og midler går til hver brug af et kraftigt teleskop, så den falske identifikation af en beboelig exoplanet spilder værdifuld teleskoptid. Med dette problem identificeret, forskere kan designe mere effektive exoplanet-undersøgelser af direkte billeddannelsesmissioner. Forskerne advarer om, at yderligere forbedringer af instrumentkontrast og indre arbejdsvinkler kan forværre problemet, og rådgive om, at fremtidige exoplanet-direkte billeddannelsesmissioner foretager flere observationer for mere præcist at skelne mellem planeter.