มีดาวเคราะห์นอกระบบกี่ดวง ไม่นานมานี้เราไม่ทราบว่ามีหรือไม่ จากนั้นเราตรวจพบรอบ ๆ พัลซาร์ จากนั้นยานอวกาศของเคปเลอร์ก็ถูกเปิดตัวและค้นพบอีกสองสามพัน ขณะนี้ TESS ของนาซ่า (Transiting Exoplanet Survey Satellite) กำลังดำเนินการและการศึกษาใหม่ทำนายผลการสำรวจ
การค้นพบของเคปเลอร์ทำให้เรามีความคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับประเภทและจำนวนของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่น ๆ แต่เคปเลอร์มีข้อ จำกัด และอคติการสุ่มตัวอย่างของตนเองเนื่องจากวิธีการวัด เคปเลอร์ยังให้ความสำคัญกับพื้นที่เล็ก ๆ ของท้องฟ้าซึ่งคิดเป็นประมาณ 0.25% ของท้องฟ้า เป็นไปได้ แต่ไม่น่าจะเป็นไปได้ว่าส่วนเล็ก ๆ ของท้องฟ้าเคปเลอร์ที่เน้นไปนั้นไม่ได้เป็นตัวแทนของกลุ่มตัวอย่างขนาดใหญ่
TESS นั้นแตกต่างจากเคปเลอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ของท้องฟ้าที่ครอบคลุม มันจะทำการสำรวจทั่วท้องฟ้าแทนที่จะสำรวจที่เน้นไปที่ส่วนเล็ก ๆ ของท้องฟ้า นักล่าดาวเคราะห์ดวงใหม่ของนาซาจะเน้นดาวที่สว่างที่สุด นั่นเป็นเพราะวัตถุประสงค์หลักของวิทยาศาสตร์คือการค้นหาดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าเนปจูนที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่สว่าง ดาวจะต้องมีความสว่างเพื่อให้การสังเกตการณ์สเปกโทรสโกปีเพื่อติดตามสามารถระบุมวลดาวเคราะห์และองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศ
แม้ว่าเราจะไม่มีความเห็นเป็นเอกฉันท์เกี่ยวกับว่าดาวเคราะห์นอกระบบสามัญมีขนาดและระยะเวลาการโคจรอย่างไร Kepler แสดงให้เราเห็นว่าดาวเคราะห์นอกระบบเป็นเรื่องธรรมดา ดาวส่วนใหญ่มีพวกเขา แต่ดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนมากที่เคปเลอร์พบนั้นอยู่ห่างไกลมากจากพาร์เซกไปหลายร้อยเป็นพัน ดังนั้นการสังเกตติดตามอย่างละเอียดเป็นไปไม่ได้ยาก เนื่องจากเทสส์มุ่งเน้นไปที่ดาวฤกษ์ที่ใกล้กว่าและสว่างกว่าโลกทำให้การสังเกตติดตามด้วยขอบเขตอื่น ๆ ง่ายขึ้นผลลัพธ์จึงควรเป็นตัวแทนและแม่นยำยิ่งขึ้นในการกำหนดประชากรดาวเคราะห์นอกระบบ
การศึกษาใหม่จาก Thomas Barclay แห่ง NASA และ University of Maryland, Joshua Pepper ที่ Lehigh University และ Elisa Quintana ของ NASA ได้ทำนายผลลัพธ์ของ TESS บทความของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal นักวิจัยสามคนใช้สิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับประชากรที่เป็นตัวเอกและสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับประชากรดาวเคราะห์นอกระบบรวมกับโหมดการสังเกตของ TESS เพื่อหาค่าประมาณของพวกเขา
มีสามปัจจัยในการจำลอง:
- การจำลองประชากรตัวเอกที่ TESS จะสังเกตเห็น
- ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงดาวเหล่านั้น
- การทำนายจำนวนดาวเคราะห์ TESS ที่จะตรวจจับได้
ค่าประมาณของพวกเขาเรียกว่า "การจำลองผลผลิต" และไม่ใช่สิ่งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้ทำขึ้น แต่ก่อนที่เราจะไปถึงตัวเลขคำถาม: ทำไมเราต้องรู้ล่วงหน้าว่า TESS จะหาอะไร
คำตอบคือต้องเริ่มต้นก่อนว่าโปรแกรมการติดตามผลอาจเป็นอย่างไร นักดาราศาสตร์ต้องการวางแผนล่วงหน้าเนื่องจากการสังเกตทรัพยากรเป็นที่รัก พวกเขาไม่ต้องการรอจนกว่าผลลัพธ์ทั้งหมดจาก TESS จะเข้ามาก่อนที่พวกเขาจะคิดเกี่ยวกับขั้นตอนต่อไป หรือบางทีพวกเขาอาจตื่นเต้นเหมือนเด็ก ๆ ในเรื่องลูกกวาด อาจเป็นได้ทั้งสองอย่าง
Barclay, Pepper และ Quintana ทำการจำลองขึ้นมา 300 ครั้งเพื่อให้ได้ผลผลิตที่คาดการณ์ไว้ มีรายละเอียดจำนวนมากในผลลัพธ์ของพวกเขาที่เกี่ยวข้องกับประเภทของดาวที่โคจรรอบดาวเคราะห์, โหมดการสังเกตที่แตกต่างกันซึ่งใช้ในการตรวจสอบว่าดาวเคราะห์ใดและเกี่ยวข้องกับการสำรวจติดตามอย่างไร แต่ในรูปแบบย่อ ๆ นี่คือสิ่งที่นักวิจัยทั้งสามคนคิดว่า TESS จะพบได้ในระหว่างภารกิจสองปีที่วางแผนไว้:
- ดาวเคราะห์นอกระบบรวม 14,000 ดวง
- 2100 ของพวกเขาจะมีขนาดเล็กกว่ารัศมีของโลก 4 (4R), 280 ของพวกนั้นมีขนาดเล็กกว่า 2R
- ดาวเคราะห์ที่อยู่อาศัย 70 ดวงโคจรรอบดาวแคระแดงโดย 9 แห่งมีขนาดเล็กกว่า 2R
- 10 โลกที่คล้ายโลกน้อยกว่า 2R ซึ่งอาจอยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวอย่างดวงอาทิตย์ของเรา
นั่นเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก ดาวเคราะห์นอกระบบ 14,000 ดวงโดยที่ 10 อาจเป็นโลกที่คล้ายโลกในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ ไม่ได้หมายความว่าสิ่งที่ TESS จะค้นหา แต่ควรเป็นการประมาณที่ดีและน่าสนใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากแตกต่างจากเคปเลอร์ดาวเคราะห์นอกระบบของ TESS จึงเป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับการสังเกตและวิเคราะห์ลักษณะเพิ่มเติม
นี่ไม่ใช่การจำลองอัตราผลตอบแทนแรกสำหรับ TESS แต่อันนี้ทำกับประชากรจริงมากกว่าประชากรจำลองดังนั้นมันควรจะแม่นยำมากขึ้น สามารถดูการจำลองอัตราผลตอบแทนจากปี 2558 ได้ที่นี่อีกแบบหนึ่งจากปี 2560 ที่นี่
ผลการจำลองแสดงให้เราเห็นว่าเราน่าจะพบดาวเคราะห์คล้ายโลกในโซนที่เอื้ออาศัยได้ ส่วนใหญ่จะโคจรรอบดาวแคระแดง แต่จำนวนน้อยควรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ นี่คือสิ่งที่ทุกคนต้องการรู้
แต่ที่สำคัญกว่านั้นการจำลองเหล่านี้แสดงให้เราเห็นว่า TESS จะบรรลุเป้าหมายของภารกิจ: เพื่อตรวจจับดาวเคราะห์จำนวนน้อยกว่าเนปจูนที่สามารถตรวจสอบได้ในการศึกษาติดตามเพื่อตรวจสอบมวลและการแต่งหน้าในชั้นบรรยากาศ
ในทั้งสองกรณี TESS กำลังดำเนินการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มั่นคง
- บทความวิจัย: อัตราผลตอบแทนดาวเคราะห์นอกระบบที่ถูกแก้ไขจากดาวเทียมสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ (TESS) Transiting
- บทความวิจัย: การสำรวจการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบดาวเทียม: การจำลองการตรวจสอบดาวเคราะห์และข้อดีของแอสโตรฟฟิสิกส์
- รายงานการวิจัย: การจำลองการตรวจจับดาวเคราะห์สำหรับภารกิจเพิ่มเติมที่เป็นไปได้ของ TESS
- ศูนย์สนับสนุนวิทยาศาสตร์ NASA TESS
- ภาพรวมภารกิจของเคปเลอร์ของนาซา
- รายการ Wikipedia: TESS
