นักดาราศาสตร์สำรวจท้องฟ้าอย่างไม่คาดคิดเสมอ พวกเขายินดีที่จะยอมรับความคิดใหม่ ๆ ที่อาจแทนที่ภูมิปัญญาของปีที่ผ่านมา
แต่มีข้อยกเว้นอยู่ข้อหนึ่งคือการค้นหา Earth 2.0 ที่นี่เราไม่ต้องการค้นหาสิ่งที่ไม่คาดคิด แต่เป็นสิ่งที่คาดหวัง เราต้องการค้นหาดาวเคราะห์ที่คล้ายกับของเราเองเราเกือบจะเรียกมันว่าบ้านได้
ในขณะที่เราไม่สามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์เหล่านี้ด้วยรายละเอียดที่มากพอที่จะดูว่าโลกแห่งน้ำที่มีพืชสีเขียวและอารยธรรมอันเขียวขจีเราสามารถใช้วิธีทางอ้อมเพื่อค้นหาดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลกซึ่งมีมวลคล้ายกันและ รัศมีสู่โลก
มีเพียงปัญหาเดียว: เทคนิคปัจจุบันในการวัดมวลของดาวเคราะห์นอกระบบนั้นมี จำกัด จนถึงปัจจุบันนักดาราศาสตร์วัดความเร็วของรัศมี - โยกเยกเล็ก ๆ ในวงโคจรของดาวเนื่องจากมันถูกดึงด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์นอกระบบ - เพื่อหาอัตราส่วนมวลของดาวเคราะห์ต่อดาว
แต่เนื่องจากดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ตรวจพบได้ผ่านสัญญาณการส่งผ่านของพวกเขา - ลดแสงในขณะที่ดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของมัน - มันคงจะดีถ้าเราสามารถวัดมวลของมันโดยใช้วิธีนี้เพียงลำพัง? นักดาราศาสตร์ที่ MIT ได้พบวิธี
นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Julien de Wit และ MacArthur Fellow Sara Seager ได้พัฒนาเทคนิคใหม่สำหรับการตรวจสอบมวลโดยใช้สัญญาณการส่งผ่านของดาวเคราะห์นอกระบบเพียงอย่างเดียว เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านแสงของดาวผ่านชั้นบาง ๆ ของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ซึ่งดูดซับความยาวคลื่นบางส่วนของแสงของดาว เมื่อแสงดาวมาถึงโลกมันจะถูกประทับด้วยลายนิ้วมือทางเคมีขององค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ
สเปกตรัมส่งผ่านที่เรียกว่าช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาบรรยากาศของโลกมนุษย์ต่างดาวเหล่านี้
แต่นี่คือกุญแจสำคัญ: ดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าสามารถยึดกับบรรยากาศที่หนากว่า ดังนั้นในทางทฤษฎีมวลของดาวเคราะห์สามารถวัดได้ตามบรรยากาศหรือสเปกตรัมการส่งผ่านเพียงอย่างเดียว
แน่นอนว่าไม่มีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งหรือเราอาจจะรู้เรื่องนี้มานานแล้ว ขอบเขตของบรรยากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและน้ำหนักของโมเลกุลด้วย ไฮโดรเจนนั้นเบาจนหลุดออกจากบรรยากาศได้ง่ายกว่าออกซิเจน
เดอวิทย์ทำงานจากสมการมาตรฐานที่อธิบายความสูงของสเกล - ระยะทางแนวดิ่งซึ่งความดันบรรยากาศลดลง ขอบเขตที่ความดันลดลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของโลกแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ (มวล a.k.a. ) และความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศ
ตามพีชคณิตพื้นฐาน: การรู้สามพารามิเตอร์ใด ๆ เหล่านี้จะช่วยให้เราแก้ปัญหาสำหรับสี่ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงของโลกหรือมวลสามารถได้มาจากอุณหภูมิบรรยากาศโปรไฟล์ความดันและความหนาแน่น - พารามิเตอร์ที่อาจได้รับในสเปกตรัมการส่งสัญญาณเพียงอย่างเดียว
จากการทำงานด้านทฤษฎี De Wit และ Seager ใช้ Jupiter HD 189733b ที่ร้อนแรงพร้อมมวลที่ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดีเป็นกรณีศึกษา การคำนวณของพวกเขาเผยให้เห็นการวัดมวลเดียวกัน (1.15 เท่าของมวลของดาวพฤหัสบดี) ซึ่งได้จากการวัดความเร็วของรัศมี
เทคนิคใหม่นี้จะสามารถระบุลักษณะของดาวเคราะห์นอกระบบได้โดยอาศัยข้อมูลการขนส่งเพียงอย่างเดียว ในขณะที่ดาวพฤหัสร้อนยังคงเป็นเป้าหมายหลักของเทคนิคใหม่นี้เดอวิทและซีเกอร์ตั้งใจที่จะอธิบายดาวเคราะห์คล้ายโลกในอนาคตอันใกล้ ด้วยการเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ซึ่งมีกำหนดในปี 2561 นักดาราศาสตร์ควรจะได้รับมวลของโลกที่เล็กกว่ามาก
บทความได้รับการตีพิมพ์ในนิตยสาร Science และสามารถดาวน์โหลดได้ในรูปแบบที่ยาวกว่ามากที่นี่
