Könnten wir einen erdähnlichen Planeten um einen anderen Stern entdecken?

Die kurze Antwort ist ja, die Kepler-Mission hat Transite verwendet , um fast "erdähnliche" Planeten zu entdecken. Eines der klassischen Beispiele ist Kepler-22b , das nur etwa den doppelten Erdradius hat und ein Jahr hat, das 290 (Erd-)Tage beträgt. Kepler hat viele Planeten entdeckt, die kleiner als die Erde und näher am Stern sind. Mit mehr Beobachtungszeit könnte Kepler ähnlich große oder kleinere Planeten auf vergleichbaren Umlaufbahnen entdecken, so dass technologische Transite bereits "erdähnliche" Planeten entdecken können. In der Praxis war dies mit Keplers verlorenem Reaktionsrad schwierig, aber mehr erdgroße Planetenerkennungen sind wahrscheinlich vom K2 Kepler-Neustart .

Mikrolinsen sind empfindlicher für Planeten, die weiter von Sternen entfernt sind. Ein Weltraumteleskop der nächsten Generation wie das WFIRST-Weltraumteleskop , das in den 2020er Jahren starten könnte, erwartet, dass es in der Lage sein wird, Planeten, die kleiner als die Erde sind, in etwas größeren Entfernungen von Sternen zu erkennen.

Das Fotografieren oder Spektren oder direkte Abbilden eines kleinen Planeten weit entfernt von seinem Mutterstern ist viel schwieriger, das Licht der Sonne ist etwa 10 Milliarden Mal heller als das Sonnenlicht, das die Erde reflektiert (a$10^{10}$Im Gegensatz dazu liegt die Empfindlichkeit aktueller bodengestützter Instrumente (wie GPI ) und des Hubble-Weltraumteleskops näher beieinander$10^7$. Das WFIRST-Projekt wird in der Lage sein, Riesenplaneten und möglicherweise erdähnliche Planeten zu entdecken, aber die Technologie ist noch nicht ganz so weit.

Aufgrund der Instrumentenstabilität und der stellaren Variabilität sind Radialgeschwindigkeitsinstrumente noch nicht empfindlich genug, um die unglaublich kleinen Schwankungen aufzuspüren, die von einem kleinen Planeten in einer erdähnlichen Umlaufbahn verursacht werden. Zukünftige Instrumente, wie das 100-Earths-Projekt , könnten diese Empfindlichkeit in naher Zukunft erreichen.

Die kurze Antwort ist nein; Wir können erdähnliche Planeten um sonnenähnliche Sterne mit Umlaufzeiten von 1 Jahr nicht ganz erkennen.

Die beiden Haupttechniken zur Erkennung von Planeten sind die Transitphotometrie und die Radialgeschwindigkeitsvariationstechnik. Die direkte Abbildung von erdähnlichen Planeten in 1 AE Entfernung vom Wirtsstern ist mit der derzeitigen Technologie absolut unmöglich – das Problem ist nicht die Empfindlichkeit, sondern der Kontrast, der bei kleinen Winkelabständen erreichbar ist.

Die erste erfordert eine hochpräzise Photometrie (ein Durchgang einer „Erde“ über eine „Sonne“ erzeugt eine Lichtkurvenneigung von etwa 0,01 %). Diese Art von Präzision wurde (von weltraumgestützten Observatorien) erreicht, aber sie haben Sterne nicht lange genug beobachtet, um die erforderliche Anzahl von Transiten aufzubauen (Sie benötigen mindestens einige), um eine Entdeckung in Zeiträumen von 365 Tagen zu bestätigen Die Primärmission von Kepler wurde nach etwa 4 Jahren eingestellt, was bedeutet, dass es schwierig sein wird, überzeugende erdähnliche Transitsignale in Zeiträumen von 1 Jahr auszubaggern (aber nicht unmöglich) - und selbst dann müssen Sie eine Art Nachverfolgung durchführen, um dies zu beweisen eher ein planetarisches Massenobjekt als ein falsch positives Ergebnis, und schätzen Sie die Masse tatsächlich ab, um zu zeigen, dass es sich um einen Gesteinsplaneten handelt.

Was uns zur Doppler-Radialgeschwindigkeitstechnik bringt. Die Bewegung des Erde-Sonne-Systems führt dazu, dass die Sonne eine 1-Jahres-Umlaufbahn um den gemeinsamen Schwerpunkt mit einer Amplitude von etwa 9 cm/s ausführt. Dies ist etwa ein Faktor von 5-10 kleiner als die beste Präzision, die derzeit an jedem Teleskop der Welt verfügbar ist.

Also - obwohl noch keine bestätigt wurden (es gibt Kandidaten in den Kepler-Daten), bedeutet das nicht, dass erdähnliche Planeten ungewöhnlich sind. Tatsächlich deuten vernünftigste Extrapolationen der Häufigkeit von erdgroßen Planeten, die in geringeren Umlaufbahnentfernungen gefunden wurden, darauf hin, dass sie ziemlich häufig sein könnten (z$\sim 25$% Petigura et al. 2013 )