Evropska svemirska agencija (ESA) će 2026. godine pokrenuti svoju misiju lova na egzoplanete sledeće generacije, PLAnetarni tranzit i oscilacije zvezda (PLATO).
Ova misija će skenirati preko 245.000 zvezda glavne sekvence F, G i K (žuto-bele, žute i narandžaste) koristeći Tranzitni metod kako bi se potražile moguće planete slične Zemlji koje kruže oko solarnih analoga. U skladu sa pristupom „nisko visi voća“ (poznato kao prati vodu), ove planete se smatraju jakim kandidatima za nastanjivanje jer će najverovatnije imati sve uslove koji su doveli do života ovde na Zemlji.
Poznavanje koliko planeta će PLATO verovatno otkriti i koliko će se uskladiti sa karakteristikama sličnim Zemlji je od suštinskog značaja za određivanje kako i gde treba da posveti svoje vreme posmatranja.
Prema novoj studiji koja će biti objavljena u časopisu Astronomi & Astrophisics, PLATO misija će verovatno pronaći desetine hiljada planeta. U zavisnosti od nekoliko parametara, oni dalje ukazuju da bi mogao da otkrije najmanje 500 planeta veličine Zemlje, od kojih će desetak imati povoljne orbite oko zvezda tipa G (sličnih Suncu).
Studiju su sproveli istraživači sa Instituta za planetarna istraživanja (IFP) i Instituta za optičke senzorske sisteme u Nemačkom vazduhoplovnom centru (DLR), Odeljenja za geološke nauke na Freie Universitat Berlin (FU Berlin) i Centra za astronomiju i astrofiziku na Tehničkom univerzitetu u Berlinu (TUB). Detalji studije mogu se naći na serveru za pre-štampanje, arKsiv.
Filip Matuševski, dr. kandidat na Institutu za planetarnu i astrofiziku Grenoble (IPAG) na Univerzitetu Grenoble Alpes, vodio je studiju kao deo svoje teze dok je studirao na FU Berlin i ekstrasolarne planete i atmosfere.
Da bi procenili broj egzoplaneta koje PLATO može da otkrije, Matuševski i njegov tim razvili su alat pod nazivom Planet Iield for PLATO Estimator (PIPE). Ovaj alat kombinuje statistički pristup sa stopama pojavljivanja iz modela formiranja planeta i podacima dobijenim svemirskim teleskopom Kepler. Ovo im je omogućilo da procene koliko će egzoplaneta PLATO otkriti tokom četiri godine na osnovu dela polja posmatranja odabranih za PLATO zvezdani ulazni katalog (PIC) celog neba.
Kao što je Matuševski objasnio za Universe Todai putem e-pošte:
„Prvo, bila nam je potrebna sintetička populacija planeta (naš sopstveni mali univerzum, ako hoćete). Da bismo to uradili, uzeli smo model planetarne populacije, koji je u osnovi simulacija 1000 protoplanetarnih diskova koji evoluiraju u planetarne sisteme (Christoph Mordasini iz Univerzitet u Bernu, Švajcarska, nam je obezbedio ove planetarne sisteme). Pošto se rezultujući sistemi prilično razlikuju od onoga što trenutno znamo o egzoplanetama, želeli smo da uključimo podatke iz Keplera. Na osnovu stopa pojavljivanja iz Keplera, formirali smo svoja dva -populacije planeta za poređenje.“
Drugi korak, rekao je Matuševski, sastojao se od toga da tim procenjuje koliko će zvezda PLATO posmatrati u samo jednom vidnom polju (~125.000) i svakoj dodeli planetarni sistem (zasnovano na našem sopstvenom). Zatim su razmatrali koliko bi od ovih planeta imalo odgovarajuću orijentaciju da napravi tranzite u odnosu na PLATO (da li je ivica okrenuta prema teleskopu?), stvarajući tako vidljiv pad u osvetljenosti. Za biljku koja kruži oko zvezde iste veličine kao naše sunce sa orbitalnim periodom od 365 dana, verovatnoća da se to dogodi (tzv. verovatnoća tranzita) je samo 0,47%.
Ali kada se uzme u obzir broj zvezda koje će PLATO primetiti, to i dalje ostavlja desetine hiljada kandidata dostupnih za proučavanje. Na kraju, koristili su model efikasnosti detekcije koji uzima u obzir performanse PLATO kamera i različitih izvora buke da vide da li će tranzitni signal biti jači od pozadinske buke.
„To je osnovna funkcija PIPE-a“, rekao je Matuševski. „Odatle možemo da podesimo program tako da nam daje rezultate za različite lažne scenarije i vremenske periode. Koliko planeta nalazimo da tražimo ovde dve, a tamo dve godine? Šta ako posmatramo određeno polje duže?“
Kada su primenili PIPE na četvorogodišnju primarnu misiju opservatorije, tim je dobio neke veoma ohrabrujuće rezultate. U zavisnosti od toga koja polja posmatra i koliko dugo, orbitalnog perioda planeta, orijentacije planeta i drugih faktora, otkrili su da će PLATO verovatno otkriti hiljade ili desetine hiljada egzoplaneta.
Još ohrabrujuće, otkrili su da je statistički značajan broj ovih planeta verovatno sličan Zemlji. Kao što je Matuševski objasnio, „Koristeći najkonzervativniji model populacije planete i scenario misije, procenjujemo da će najmanje 500 planeta veličine Zemlje biti otkriveno u nominalnom trajanju misije od četiri godine“.
„To uključuje svaku vrstu zvezde i svaku udaljenost do zvezde. Ako pogledamo planete veličine Zemlje sa opsegom orbitalnog perioda od 250-500 dana oko G zvezda (analozi Zemlja-Sunce), procenjujemo do 12 detekcija. Ovo je za 2+2 godine posmatranja sa najoptimističnijim modelom planete.“
U proteklih 20 godina, broj poznatih egzoplaneta je porastao eksponencijalno, sa 5.483 potvrđena otkrivanja u 4.087 sistema (i još 9.770 kandidata koji čekaju potvrdu) do 30. jula 2023. Otkriće i karakterizacija ovih egzoplaneta su informisali (i osporili) preovlađujuće teorije o formiranju planeta i stopama pojavljivanja.
Međutim, ostaju neka pitanja bez odgovora i značajna margina nesigurnosti u pogledu toga koliko su uobičajeni određeni tipovi planeta (u vezi sa prazninama u popisu egzoplaneta).
Svrha ove studije, i sličnih, jeste da se uspostave procene koje se mogu uporediti sa podacima posmatranja. Način na koji rezultati odstupaju od procena pomoći će u informisanju modela formiranja planeta i pružiti naučnicima bolju predstavu o tome koliko su egzoplanete uobičajene – uzimajući u obzir veličinu, masu, sastav, orbitalni period itd.
Konkretno, rezultati PLATO-a će pokazati koliko su uobičajene planete slične Zemlji koje kruže oko solarnih analoga tipa G, što će pomoći da se suzi potraga za svetovima koji će verovatno biti useljivi—i naseljeni.
