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Ein (fast) allmächtiges Wesen wählt das Sonnensystem aus, drückt Strg+C und dann Strg+V mehrmals und erstellt Kopien in Entfernungen von 5, 500, 50.000 und 5.000.000 Lichtjahren entfernt. Alles in eine Richtung, wo die Instrumente, die wir haben, derzeit in diese Richtung ausgerichtet sind.
Wir sehen diese Vier-Sterne-Systeme also in verschiedenen Entfernungen.
Welche der Planeten werden wir mit unserer aktuellen Technologie von 2020 in jeder dieser Entfernungen entdecken?
Radialgeschwindigkeit
Die Radialgeschwindigkeit könnte Jupiter in den Fällen von 5 oder 500 Lichtjahren erkennen, es sei denn, das Sonnensystem wäre nahe an der Frontseite ausgerichtet. Es besteht jedoch die Möglichkeit einer Verwechslung mit dem Sonnenaktivitätszyklus zu einem ähnlichen Zeitraum (dieses Problem ist bei einigen extrasolaren Jupiter-Analoga aufgekommen), was eine sehr lange Kampagne über mehrere Jupiter-Umlaufbahnen erfordern kann, um sich zu entwirren. Eine längere Kampagne könnte in der Lage sein, Saturn zu entdecken, und eine lange Kampagne mit etwas wie ESPRESSO könnte in der Lage sein, Venus und vielleicht die Erde zu erreichen, vorausgesetzt, die Sonne war zu diesem Zeitpunkt ausreichend ruhig.
Die Frage, ob die Sonne als ausreichend hochwertiges Ziel angesehen würde, das solch intensive Radialgeschwindigkeitskampagnen rechtfertigen würde, ist eine andere Frage. Bei 5 Lichtjahren wäre die Antwort angesichts der engagierten Kampagnen für Alpha Centauri wahrscheinlich ja. Bei 500 Lichtjahren würde es wahrscheinlich zugunsten von Systemen übergangen werden, die schneller mehr Ergebnisse erzielen.
Bei 50.000 oder 5.000.000 Lichtjahren wäre die Sonne für Radialgeschwindigkeitsmessungen zu schwach.
Astrometrie
Gaia wäre wahrscheinlich in der Lage, Jupiter durch Astrometrie auf einer 5 Lichtjahre großen Halbachse der Reflexbahn der Sonne zu erkennen, die 3,2 Millibogensekunden betragen würde. Bei 500 Lichtjahren reduziert sich dies auf 32 Mikrobogensekunden, die möglicherweise nachweisbar sind oder nicht: Die für die hellsten Sterne aufgeführte Genauigkeit beträgt 10 Mikrobogensekunden über die 5-Jahres-Mission, während einzelne Messungen Fehler von etwa 60 Mikrobogensekunden aufweisen können.
Mit 50.000 oder 5.000.000 Lichtjahren wäre das von den Planeten verursachte astrometrische Wobbeln zu klein, um es zu erkennen, selbst wenn die Sonne selbst zu sehen wäre.
Transite
Transite würden wahrscheinlich die meisten Planeten entdecken, wenn die Umlaufbahnen entsprechend ausgerichtet wären, obwohl Mars und Merkur wahrscheinlich der Entdeckung entgehen würden und die äußeren Planeten Einzeltransitereignisse wären. Beachten Sie, dass das Sonnensystem nicht flach genug ist, um alle Planeten auf diese Weise erkennen zu können. Sie erhalten nur eine Teilmenge davon.
Geometrische Effekte würden die Transite der äußeren Planeten weniger wahrscheinlich machen, und die langen Transitdauern würden eine kontinuierliche Beobachtung erfordern (das würde heutzutage wahrscheinlich bedeuten, dass sich die Sonne in einer der kontinuierlichen Sichtzonen von TESS befinden müsste).
Dies wäre bei 5 oder 500 Lichtjahren praktikabel. Bei 50.000 oder 5.000.000 Lichtjahren wäre die Sonne zu schwach, um ein nützliches Ziel zu bilden.
Bildgebung
Unsere Planeten sind viel älter als die Planeten, die bisher durch direkte Bildgebung entdeckt wurden, daher sind unsere Gasriesen viel weniger leuchtend. Es gibt laufende Kampagnen, um Planeten um Alpha Centauri durch Bildgebung zu entdecken, also nähern wir uns möglicherweise dem Stadium, in dem einige der Planeten (vielleicht ist Jupiter groß genug und gut getrennt, um seine geringere Beleuchtung zu kompensieren) am Rande der Erkennbarkeit wären bei 5 Lichtjahren. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich ein No-Go.
Radio
Die Emissionen des Jupiter-Io-Systems wären die besten Aussichten für die Entdeckung der Planeten des Sonnensystems durch Radioemission, bei 5 Lichtjahren könnte dies in Reichweite von LOFAR liegen. Die Funkerkennung von Exoplaneten ist ein ziemlich neues Gebiet, bisher gab es nur eine behauptete Erkennung: GJ 1151 und sein Planet scheinen sich wie eine vergrößerte Version von Jupiter-Io zu verhalten.
Mikrolinsen
Wenn die Sonne keine ausreichend gut ausgerichtete Eigenbewegung mit einer ausreichend gut charakterisierten Hintergrundquelle hatte, ist Mikrolinsen bei 5 oder 500 Lichtjahren wahrscheinlich nicht von großem Nutzen. Objektive wurden verwendet, um die Gravitationsmasse von Proxima Centauri zu messen, aber die Beobachtungen haben nichts über seine Planeten ergeben.
Die 50.000 Lichtjahre sind etwa doppelt so weit wie die am weitesten bekannten Planeten-beherbergenden Linsen. Im typischen Fall reagiert Mikrolinsen auf Planeten in der Nähe der Schneegrenze, so dass sie wahrscheinlich Jupiter und die äußeren Planeten erkennen könnten, sofern sie (in der Projektion) ausreichend nahe an der Sonne erscheinen. Es wäre schwierig, die Sonne direkt zu erkennen, sodass die Parameter wahrscheinlich einen M-Zwerg-Wirtsstern annehmen würden. Sie könnten auch einen äußeren Planeten sehen, ohne die Sonne zu entdecken, also wissen Sie nur, dass es einen (ungefähr) Neptun-großen Planeten gibt, der sich in einer weiten Umlaufbahn oder im interstellaren Raum befinden könnte.
Mikrolinsen-Durchmusterungen zielen auf überfüllte Sternfelder (z. B. in Richtung des galaktischen Zentrums), um die beste Chance zu haben, eine Ausrichtung zu entdecken. Wenn sich die Sonne in einem relativ leeren Teil des Himmels befände, würde ein solches Ereignis wahrscheinlich übersehen, da die Durchmusterungen nicht in diese Richtung blicken.
Mit 5.000.000 Lichtjahren sind Sie etwa doppelt so weit von der Andromeda-Galaxie entfernt. Es gab einen Anspruch auf eine Planetenerkennung durch Pixel-Mikrolinsen in der Andromeda-Galaxie im PA-99-N2-Ereignis so kann sein Sie könnten Jupiter entdecken, wenn Sie Glück haben, vorausgesetzt, Ihre Sonne mit 5.000.000 Lichtjahren befindet sich in einer Galaxie und nicht im intergalaktischen Raum. In dieser Entfernung könnten Sie die Sonne nicht direkt erkennen, daher wären die Informationen, die Sie hätten, äußerst gering: bestenfalls könnten Sie sagen, dass ein System mit einem Massenverhältnis von ~0,001 irgendwo innerhalb seiner Galaxis.
In beiden Fällen verlassen Sie sich auf eine Untersuchung der Helligkeitsschwankungen in einem Sternfeld, anstatt die Sonne als bestimmtes Ziel auszuwählen. Außerdem würde sich das Ereignis nicht wiederholen, was Nachbeobachtungen sehr schwierig machte.
Die Distanzmoduli bei 5, 500, 50.000 und 5.000.000 betragen -4,1, 5,9, 15,9 bzw. 25,9. Wir addieren das zur absoluten visuellen Helligkeit der Sonne, 4,8, um scheinbare Helligkeiten von 0,7, 10,7, 20,7 bzw. 30,7 zu erhalten.
Die meisten Planeten werden durch das Doppler-Wobbeln im Mutterstern erkannt oder wenn der Planet vor dem Mutterstern durchläuft. Einige werden durch direkte Bildgebung entdeckt, aber dies sind Planeten, die viel größer als Jupiter sind und in viel größeren Abständen als Jupiter umkreisen (obwohl siehe unten).
Beide Haupterkennungstechniken erfordern relativ helle Sterne. Die Doppler-Wobble-Technik beruht auf der Messung kleiner Geschwindigkeitsverschiebungen. Diese wären in der Größenordnung von 10 m/s, verursacht durch Jupiter, aber nur 7 cm/s, verursacht durch die Erde. Um eine Entdeckung zu beanspruchen, muss der Stern (mindestens) über zwei Umlaufbahnen beobachtet werden. Die derzeitige Technologie würde Jupiter, wahrscheinlich Saturn, leicht erkennen, aber möglicherweise nicht die Erde, wenn Sie lange genug beobachten. Um jedoch genügend Photonen zu sammeln, benötigt man einen Stern, der heller als etwa 13-15 mag ist. Es sind also nur Ihre engsten Entfernungen möglich.
Die Transiting-Technik hat (große) Planeten um Sterne herum gefunden, die etwas lichtschwächer sind, aber diese neigen dazu, sich auf Umlaufbahnen mit kurzer Periode zu befinden. Bei Transiten wurden keine Jupiter-ähnlichen (in Bezug auf Größe und Umlaufbahn) gefunden und auch keine erdähnlichen. Sie könnten gerade einen venusähnlichen Planeten für Ihre nächsten zwei Entfernungen entdecken. Auch der Orientierungsfaktor ist zu berücksichtigen. Die Wahrscheinlichkeit der Ausrichtung, so dass ein Transit stattfindet, ist etwa Sternradius/Planetenbahnradius. Für Venus ist dies ungefähr $6mal 10^{-3}$, und noch unwahrscheinlicher für die weiter entfernten Planeten.
Meine Schlussfolgerung ist also ja, Sie würden Planeten in den ersten beiden Entfernungen mit der Doppler-Wobble-Technik erkennen (vorausgesetzt, Sie haben 20 Jahre oder so beobachtet). Aber Sie würden nichts sehen, wenn Sie nach Transiten suchen, es sei denn, Sie hatten viel Glück und entdeckten die Venus, wiederum in den nächsten beiden Entfernungen.
Weitere Informationen und Details. Wenn das Sonnensystem von Alpha Centauri A genau unser eigenes widerspiegelt, was könnten wir dann erkennen?
Hinweis hinzugefügt.
Derzeit gibt es Instrumente, die Alpha Centauri nach Planeten durch direkte Bildgebung untersuchen. Dies entspricht Ihrer ersten Distanz. Ich muss ihre Empfindlichkeiten überprüfen…
Es gibt auch eine Möglichkeit in naher Zukunft (mit SKA), um Radioemissionen von einem erdähnlichen Planeten / einer erdähnlichen Zivilisation auf die erste Ihrer Entfernungen zu erkennen. Siehe /a/10638/2531
Astronomen identifizieren 29 Exoplaneten, auf denen Außerirdische die Erde beobachten könnten
Laut einer neuen Studie könnte es bis zu 29 potenziell bewohnbare Welten geben, die „perfekt positioniert“ sind, um die Erde zu beobachten, wenn sie eine Geheimdienstzivilisation besitzen.
Bei der Erforschung von Möglichkeiten, wie wir Exoplaneten, also Welten außerhalb des Sonnensystems, finden, hat das Team der Cornell University den Prozess umgekehrt, um zu sehen, welche uns erkennen könnten.
In Zusammenarbeit mit dem American Museum of Natural History in New York City identifizierten Astronomen 2.034 Sternsysteme in unserer galaktischen Nachbarschaft – innerhalb von 326 Lichtjahren von der Erde entfernt –, die unseren Planeten beim Überqueren der Sonne beobachten könnten.
Von diesen Sternen könnten 1.715 die Erde entdeckt haben, seit die menschliche Zivilisation vor etwa 5.000 Jahren aufblühte, und 319 werden in den nächsten 5.000 Jahren hinzukommen.
Die Anzahl der Sterne variiert je nach ihrer Position im Raum relativ zum Sonnensystem und ändert sich aufgrund der Tatsache, dass wir in einem dynamischen Universum leben.
Während Exoplaneten nicht um alle Sterne entdeckt wurden, die die Erde beobachten können, schätzt das Team, dass 29 eine felsige Welt in der bewohnbaren Zone haben werden, die gut positioniert ist, um auch Radiowellen zu erkennen, die vor über 100 Jahren von Menschen ausgesendet wurden.
Ein Blick auf Erde und Sonne aus Tausenden von Kilometern über unserem Planeten. Sterne, die eine Position betreten und verlassen, in der sie die Erde als Transitplaneten um unsere Sonne sehen können, werden aufgehellt
In Zusammenarbeit mit dem American Museum of Natural History in New York City identifizierten Astronomen 2.034 Sternensysteme in unserer galaktischen Nachbarschaft – innerhalb von 326 Lichtjahren von der Erde entfernt – die unseren Planeten beim Überqueren der Sonne beobachten könnten
WAS IST DIE TRANSITMETHODE?
Die Transitmethode ist eine Technik in der Astronomie, die verwendet wird, um Exoplaneten zu entdecken oder mehr über Objekte im Sonnensystem zu studieren.
Wenn ein Planet vor seinem Wirtsstern wandert, blockiert er einen Teil des Lichts, und wenn er von der Erde aus beobachtet wird, kann diese Änderung gemessen werden.
Astronomen erzeugen eine Lichtkurve, die physikalische Eigenschaften sowohl des Planeten als auch des Wirtssterns einschließlich der Dichte liefern kann.
Heiße Jupiter – das sind jupitergroße Welten, die sehr nahe um ihren Wirtsstart kreisen – werden am wahrscheinlichsten entdeckt, aber es wurde auch verwendet, um erdgroße Welten zu finden, die rote Zwergsterne umkreisen.
Die Transitmethode ist die bekannteste Methode zum Nachweis von Exoplaneten und wurde erstmals 1999 verwendet, um die Existenz von HD209458b zu bestätigen, das zuvor mit der Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen wurde.
Der erste neue Nachweis mit der Transitmethode erfolgte vier Jahre später mit dem Nachweis von OGLE-TR-56b im Jahr 2003.
Transit kann verwendet werden, um den Radius des Planeten und seine Umlaufdauer zu bestimmen.
Aktuelle Teleskope sind nicht in der Lage, Lebenszeichen in einer Exoplanetenatmosphäre zu erkennen oder ob sie wirklich bewohnbar ist, aber zukünftige Observatorien, darunter das NASA-Weltraumteleskop James Webb, werden tiefer in diese fernen Welten eintauchen als je zuvor.
"Aus der Sicht der Exoplaneten" sind wir die Außerirdischen", sagte Lisa Kaltenegger, Professorin für Astronomie und Direktorin des Cornells Carl Sagan Institute.
‘Wir wollten wissen, welche Sterne den richtigen Blickwinkel haben, um die Erde zu sehen, da sie das Licht der Sonne blockiert,’, sagte sie.
Da sich Sterne in unserem dynamischen Kosmos bewegen, wird dieser Aussichtspunkt im Laufe der Zeit gewonnen und verloren, sodass sie bestimmte Sternensysteme lokalisieren konnten.
Die Transitmethode ist eine der Hauptmethoden, die Astronomen verwenden, um Planeten in anderen Sternensystemen zu entdecken – sie suchen nach ‘dips’ im Licht des Sterns.
Es erfordert eine spezielle Positionierung des Exoplaneten, des Sterns, den er umkreist, und der Erde, damit wir ihn beim Vorbeiziehen sehen können, und dies ändert sich im Laufe der Zeit.
Kaltenegger und die Astrophysikerin Jackie Faherty, ein leitender Wissenschaftler am American Museum of Natural History, verwendeten Positionen und Bewegungen aus dem Gaia-Katalog der Europäischen Weltraumorganisation, um zu bestimmen, welche Sterne die Erdtransitzone betreten und verlassen.
‘Gaia hat uns eine genaue Karte der Milchstraße zur Verfügung gestellt,’ Faherty, ‘unsermöglicht uns, in der Zeit zurück und vorwärts zu blicken und zu sehen, wo sich Sterne befanden und wohin sie sich bewegen." 8217
Von den 2.034 Sternensystemen, die während des untersuchten Zeitraums von 10.000 Jahren die Erdtransitzone durchqueren, liegen 117 Objekte innerhalb von etwa 100 Lichtjahren von der Sonne entfernt.
Von diesen 75 Objekten befinden sich in der Erdtransitzone, seit kommerzielle Radiosender auf der Erde vor etwa einem Jahrhundert begannen, ins All zu senden.
Die Kepler-Mission hat seit 2014 Tausende von Exoplaneten entdeckt, von denen 30 Planeten weniger als doppelt so groß sind wie die Erde, von denen jetzt bekannt ist, dass sie innerhalb der bewohnbaren Zonen ihrer Sterne kreisen
Von diesen Sternen könnten 1.715 die Erde entdeckt haben, seit die menschliche Zivilisation vor etwa 5.000 Jahren aufblühte, und 319 werden in den nächsten 5.000 Jahren hinzukommen
Aktuelle Teleskope sind nicht in der Lage, Lebenszeichen in einer Exoplanetenatmosphäre zu erkennen oder ob sie wirklich bewohnbar ist, aber zukünftige Observatorien, darunter das NASA-Weltraumteleskop James Webb, werden tiefer als je zuvor in diese fernen Welten eintauchen
‘Unsere Sonnennachbarschaft ist ein dynamischer Ort, an dem Sterne diesen perfekten Aussichtspunkt betreten und verlassen, um zu sehen, wie die Erde in rasantem Tempo die Sonne passiert,’ sagte Faherty.
Im Katalog von 2.034 Sternensystemen sind sieben Exoplaneten enthalten.
Jede dieser Welten hatte oder wird die Möglichkeit haben, die Erde zu entdecken, so wie die Wissenschaftler der Erde Tausende von Welten gefunden haben, die andere Sterne umkreisen.
Durch die Beobachtung entfernter Exoplaneten, die ihre eigene Sonne passieren oder kreuzen, können die Astronomen der Erde die von dieser Sonne im Hintergrund beleuchtete Atmosphäre interpretieren.
Wenn Exoplaneten intelligentes Leben beherbergen, können sie die Erde im Gegenlicht der Sonne beobachten und die chemischen Signaturen des Lebens in unserer Atmosphäre, einschließlich Sauerstoff, sehen.
Die Anzahl der Sterne variiert je nach ihrer Position im Raum relativ zum Sonnensystem und ändert sich aufgrund der Tatsache, dass wir in einem dynamischen Universum leben live
Obwohl nicht um alle Sterne, die die Erde beobachten können, Exoplaneten entdeckt wurden, schätzt das Team, dass 29 eine felsige Welt in der bewohnbaren Zone haben werden, die gut positioniert ist, um auch Radiowellen zu erkennen, die vor über 100 Jahren von Menschen ausgesendet wurden
WIE SIE DIE ANZAHL DER AUSLÄNDISCHEN WELTEN SCHÄTZEN, DIE DIE ERDE SEHEN KÖNNEN
Astronomen identifizierten 2.034 Sternensysteme in unserer galaktischen Nachbarschaft – innerhalb von 326 Lichtjahren von der Erde –, die unseren Planeten beim Überqueren der Sonne beobachten könnten – auch als Transit bekannt.
Von diesen Sternen könnten 1.715 die Erde entdeckt haben, seit die menschliche Zivilisation vor etwa 5.000 Jahren aufblühte.
Weitere 319 werden in den nächsten 5.000 Jahren hinzugefügt, wenn die verschiedenen Sterne in den sichtbaren Bereich gelangen – bekannt als Earth Transit Zone (ETZ).
Aber das Team musste dann bestimmen, wie viele dieser Sterne erdähnliche Gesteinsplaneten haben könnten, die in der bewohnbaren Zone kreisen – wo flüssiges Wasser frei auf der Oberfläche fließen kann.
Schätzungen über die Anzahl der Gesteinsplaneten in der bewohnbaren Zone ihres Sterns hängen vom Radius des Planeten und der Größe und Art des Wirtssterns ab.
Neue Schätzungen beziffern die Anzahl der Planeten pro Stern innerhalb der bewohnbaren Zone auf 1,28.
Das Team sagt voraus, dass etwa 25 Prozent aller Sterne potenziell bewohnbare Welten in dieser Zone haben werden.
Dies führte zu der Zahl von 508 Gesteinswelten in der bewohnbaren Zone der gesamten Stichprobe von mehr als 2.000 Sternensystemen, die die Erde innerhalb von 100 Lichtjahren sehen können.
Sie stellten fest, dass es innerhalb dieser Grenze etwa 29 potenziell bewohnbare Welten geben würde, die eine außerirdische Zivilisation beherbergen könnten, die in der Lage war, mitzuhören, seit Marconi das Radio erfunden hat.
Die Kommunikation könnte jedoch schwierig sein, da eine 82 Lichtjahre entfernte Zivilisation nur Sendungen vom Beginn des Zweiten Weltkriegs hören würde, und wir würden erst 2101 eine Antwort erhalten, wenn sie heute gesendet würde.
Das Ross 128-System mit einem roten Zwergstern im Sternbild Jungfrau ist etwa 11 Lichtjahre entfernt und das zweitnächste System mit einem erdgroßen Exoplaneten – seine Welt ist etwa 1,8-mal so groß wie unsere times Planet.
Jeder Bewohner dieser Welt hätte die Erde 2.158 Jahre lang durch unsere eigene Sonne hindurchgehen sehen, beginnend vor etwa 3.057 Jahren, aber diese Fähigkeit vor 900 Jahren verloren.
Das Trappist-1-System, 45 Lichtjahre von der Erde entfernt, beherbergt sieben Planeten von der Größe der Erde, von denen vier in der gemäßigten, bewohnbaren Zone dieses Sterns liegen.
Obwohl wir die Exoplaneten um Trappist-1 entdeckt haben, werden sie uns nicht entdecken können, bis ihre Bewegung sie in 1.642 Jahren in die Erdtransitzone führt.
Potenzielle Beobachter des Trappist-1-Systems werden 2.371 Jahre lang in den Sitzen des kosmischen Erdtransitstadions bleiben, sobald sie endlich den kosmischen Aussichtspunkt betreten.
Ob Menschen noch auf der Erde sein werden oder ob die Erde zu diesem Zeitpunkt noch für Menschen bewohnbar ist, ist unbekannt.
‘Unsere Analyse zeigt, dass selbst die nächstgelegenen Sterne im Allgemeinen mehr als 1.000 Jahre an einem Aussichtspunkt verbringen, von dem aus sie den Erddurchgang beobachten können,’, sagte Kaltenegger.
‘Wenn wir davon ausgehen, dass das Gegenteil der Fall ist, bietet dies eine gesunde Zeitachse für nominelle Zivilisationen, um die Erde als einen interessanten Planeten zu identifizieren.’
Schätzungen über die Anzahl der Gesteinsplaneten in der bewohnbaren Zone ihres Sterns hängen vom Radius des Planeten und der Größe und Art des Wirtssterns ab.
Neue Schätzungen beziffern die Anzahl der Planeten pro Stern innerhalb der bewohnbaren Zone auf 1,28 – oder zwischen einem und zwei pro System.
Dies entspricht dem Sonnensystem mit der Erde als einzigem bewohnbaren Planeten, aber Venus und Mars befinden sich beide am äußeren Rand der bewohnbaren Zone.
Das Konzept einer empirischen Grenze der bewohnbaren Zone basiert tatsächlich auf der Menge an Sonnenlicht, die eine junge Venus und ein junger Mars zu Beginn des Sonnensystems erhalten hätten.
Da wir noch keine bewohnbaren Welten oder sogar felsige Welten um alle nahen Sterne herum identifiziert haben, beschloss das Team, abzuschätzen, wie viele es wahrscheinlich sein würden.
Die Diskussion über die Häufigkeit von Gesteinsplaneten, die andere Sterne umgeben, ist laut den Forschern im Gange.
Sie wollten jedoch abschätzen, wie viele so pessimistische Vorhersagen von 25 Prozent aller Sterne mit mindestens einer felsigen Welt verwendet würden, um eine grobe Schätzung zu erstellen.
Das Ross 128-System mit einem roten Zwergstern im Sternbild Jungfrau ist etwa 11 Lichtjahre entfernt und das zweitnächste System mit einem erdgroßen Exoplaneten – seine Welt ist etwa 1,8-mal so groß wie unsere the Planet
Schätzungen der Anzahl der Gesteinsplaneten in der bewohnbaren Zone ihres Sterns hängen vom Radius des Planeten und der Größe und Art des Wirtssterns ab
DAS JAMES WEBB SPACE TELESKOP KANN IN ALIEN ATMOSPHÄREN BLICKEN
Die NASA und die Europäische Weltraumorganisation planen, in diesem Jahr ihr nächstes großes Weltraumteleskop zu starten, das als natürlicher Nachfolger von Hubble dienen wird.
In erster Linie ein Infrarotteleskop, wird es ein breiteres Spektrum als Hubble haben und weiter von der Erde entfernt in einer Sonnenumlaufbahn operieren.
Untersuchungen der Ohio State University haben ergeben, dass James Webb innerhalb von fünf Jahren, nachdem sie online ging, Anzeichen von außerirdischem Leben gefunden haben wird.
Die Doktorandin Caprice Phillips berechnete, dass sie Ammoniak, das von Lebewesen um Gas-Zwergplaneten herum gebildet wird, nach nur wenigen Umlaufbahnen nachweisen könnte.
Der James Webb wurde als „Zeitmaschine“ beschrieben, die helfen könnte, die Geheimnisse unseres Universums zu lüften.
Das Teleskop wird verwendet, um zurück zu den ersten Galaxien zu blicken, die vor 13,5 Milliarden Jahren im frühen Universum geboren wurden.
Es wird auch die Quellen von Sternen, Exoplaneten und sogar Monden und Planeten unseres Sonnensystems beobachten.
Laut ESA werden sich 30 Prozent der ersten 18 Monate der Beobachtungen auf außerirdische Welten und ihre Atmosphäre konzentrieren.
Dies führte zu der Zahl von 508 Gesteinswelten in der bewohnbaren Zone der gesamten Stichprobe von mehr als 2.000 Sternensystemen, die die Erde innerhalb von 100 Lichtjahren sehen können.
Das ist ungefähr das Gebiet, in dem Funkwellen gereist sein werden – am äußeren Rand können die Menschen, die auf dieser Welt leben, Testnachrichten von Guglielmo Marconi hören.
Innerhalb dieser Grenze gab es ungefähr 29 potenziell bewohnbare Welten, die eine außerirdische Zivilisation beherbergen könnten, die in der Lage war, unser Radio zu hören.
Die Kommunikation könnte jedoch schwierig sein, da eine 82 Lichtjahre entfernte Zivilisation nur Sendungen vom Beginn des Zweiten Weltkriegs hören würde, und wir würden erst 2101 eine Antwort erhalten, wenn sie heute gesendet würde.
Das James Webb-Weltraumteleskop – wird voraussichtlich noch in diesem Jahr starten – wird einen detaillierten Blick auf mehrere Transitwelten werfen, um ihre Atmosphären zu charakterisieren.
Auf diese Weise können Astronomen letztendlich nach Lebenszeichen suchen, da wir möglicherweise verräterische chemische Signaturen erkennen können, die nur von Lebewesen geschaffen wurden.
Die Initiative „Breakthrough Starshot“ ist ein ehrgeiziges Projekt, das darauf abzielt, ein Nano-Raumschiff in Richtung des nächstgelegenen Exoplaneten um Proxima Centauri – 4,2 Lichtjahre von uns entfernt – zu starten und diese Welt vollständig zu charakterisieren.
‘Man könnte sich vorstellen, dass Welten jenseits der Erde, die uns bereits entdeckt haben, die gleichen Pläne für unseren Planeten und unser Sonnensystem machen,’, sagte Faherty.
‘Dieser Katalog ist ein faszinierendes Gedankenexperiment, für das uns vielleicht einer unserer Nachbarn finden kann.’
Die 29-Welt-Schätzung ist auch stark menschzentriert, basierend auf der Idee des Lebens, wie wir es kennen – das Wasser und eine felsige Welt erfordert.
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Wissenschaftler untersuchen die Atmosphäre entfernter Exoplaneten mit riesigen Weltraumsatelliten wie Hubble
Entfernte Sterne und ihre umkreisenden Planeten haben oft Bedingungen, die anders sind als alles, was wir in unserer Atmosphäre sehen.
Um diese neuen Welten zu verstehen und zu verstehen, woraus sie bestehen, müssen Wissenschaftler in der Lage sein, zu erkennen, woraus ihre Atmosphären bestehen.
Sie tun dies oft, indem sie ein Teleskop verwenden, das dem Hubble-Teleskop der NASA ähnelt.
Diese riesigen Satelliten scannen den Himmel und erfassen Exoplaneten, von denen die Nasa glaubt, dass sie von Interesse sein könnten.
Dabei führen die Sensoren an Bord unterschiedliche Analysen durch.
Eine der wichtigsten und nützlichsten ist die Absorptionsspektroskopie.
Diese Form der Analyse misst das Licht, das aus der Atmosphäre eines Planeten kommt.
Jedes Gas absorbiert eine etwas andere Lichtwellenlänge, und wenn dies geschieht, erscheint eine schwarze Linie in einem vollständigen Spektrum.
Diese Linien entsprechen einem sehr spezifischen Molekül, das seine Anwesenheit auf dem Planeten anzeigt.
Sie werden oft Fraunhofer-Linien genannt, nach dem deutschen Astronomen und Physiker, der sie 1814 erstmals entdeckte.
Durch die Kombination aller verschiedenen Wellenlängen des Lichts können Wissenschaftler alle Chemikalien bestimmen, aus denen die Atmosphäre eines Planeten besteht.
Der Schlüssel ist, dass das, was fehlt, die Hinweise liefert, um herauszufinden, was vorhanden ist.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass dies durch Weltraumteleskope geschieht, da die Atmosphäre der Erde dann stören würde.
Die Absorption durch Chemikalien in unserer Atmosphäre würde die Probe verzerren, weshalb es wichtig ist, das Licht zu untersuchen, bevor es die Erde erreicht.
Dies wird oft verwendet, um in fremden Atmosphären nach Helium, Natrium und sogar Sauerstoff zu suchen.
Dieses Diagramm zeigt, wie Licht, das von einem Stern und durch die Atmosphäre eines Exoplaneten fällt, Fraunhofer-Linien erzeugt, die das Vorhandensein von Schlüsselverbindungen wie Natrium oder Helium anzeigen
Erkennungsmethoden
Planeten sind im Vergleich zu ihren Elternsternen extrem schwache Lichtquellen. Bei sichtbaren Wellenlängen haben sie normalerweise weniger als ein Millionstel der Helligkeit ihres Muttersterns. Zusätzlich zu der intrinsischen Schwierigkeit, eine so schwache Lichtquelle zu erkennen, verursacht der Mutterstern eine Blendung, die ihn auswäscht.
Aus diesen Gründen können aktuelle Teleskope Exoplaneten nur in Ausnahmefällen direkt abbilden. Insbesondere kann dies möglich sein, wenn der Planet besonders groß ist (wesentlich größer als Jupiter), weit von seinem Mutterstern entfernt und heiß ist, so dass er intensive Infrarotstrahlung aussendet.
Die überwiegende Mehrheit der bekannten extrasolaren Planeten wurde durch indirekte Methoden entdeckt:
Astrometrie: Astrometrie besteht darin, die Position eines Sterns am Himmel genau zu messen und zu beobachten, wie sich diese Position im Laufe der Zeit ändert. Wenn der Stern einen Planeten hat, wird der Stern durch den Gravitationseinfluss des Planeten selbst auf einer winzigen kreisförmigen oder elliptischen Umlaufbahn um seinen gemeinsamen Massenschwerpunkt bewegt (siehe Animation unten).
Radialgeschwindigkeits- oder Doppler-Methode: Variationen in der Geschwindigkeit, mit der sich der Stern auf die Erde zu oder von ihr weg bewegt – das heißt Variationen in der Radialgeschwindigkeit des Sterns in Bezug auf die Erde – können aus der Verschiebung der Spektrallinien des Muttersterns aufgrund des Doppler-Effekts abgeleitet werden . Dies war bei weitem die produktivste Technik, die verwendet wurde.
Pulsar-Timing: Ein Pulsar (der kleine, ultradichte Überrest eines als Supernova explodierten Sterns) sendet bei seiner Rotation extrem regelmäßig Radiowellen aus. Leichte Anomalien im Timing seiner beobachteten Radiopulse können verwendet werden, um Änderungen in der Bewegung des Pulsars zu verfolgen, die durch die Anwesenheit von Planeten verursacht werden.
Versandart: Wenn ein Planet die Scheibe seines Muttersterns kreuzt (oder durchquert), sinkt die beobachtete Helligkeit des Sterns um einen kleinen Betrag. Der Betrag, um den der Stern dunkler wird, hängt von seiner Größe und von der Größe des Planeten ab.
Gravitationsmikrolinsen: Mikrolinsen treten auf, wenn das Gravitationsfeld eines Sterns wie eine Linse wirkt und das Licht eines entfernten Hintergrundsterns vergrößert. Mögliche Planeten, die den Vordergrundstern umkreisen, können nachweisbare Anomalien in der Lichtkurve des Linsenereignisses verursachen.
Kreisstellare Scheiben: Scheiben aus Weltraumstaub umgeben viele Sterne, und dieser Staub kann nachgewiesen werden, weil er gewöhnliches Sternenlicht absorbiert und als Infrarotstrahlung wieder aussendet. Merkmale in Staubscheiben können auf das Vorhandensein von Planeten hinweisen.
Verfinsternde Binärdatei: In einem verfinsternden Doppelsternsystem kann der Planet durch Auffinden von Variabilitäten in Minima bei seiner Hin- und Herbewegung entdeckt werden. Es ist die zuverlässigste Methode zum Nachweis von Planeten in Doppelsternsystemen.
Orbitale Phase: Wie die Phase von Mond und Venus haben auch extrasolare Planeten Phasen. Die Bahnphasen hängen von der Neigung der Bahn ab. Durch das Studium der Orbitalphasen können Wissenschaftler Partikelgrößen in der Atmosphäre von Planeten berechnen.
Polarimetrie: Stellares Licht wird polarisiert, wenn es mit atmosphärischen Molekülen interagiert, die mit einem Polarimeter nachgewiesen werden könnten. Bisher wurde ein Planet mit dieser Methode untersucht.
Abgesehen von wenigen Ausnahmen wurden alle bekannten extrasolaren Planetenkandidaten mit bodengestützten Teleskopen gefunden. Viele der Methoden können jedoch bessere Ergebnisse liefern, wenn sich das Beobachtungsteleskop über der unruhigen Atmosphäre befindet. COROT (gestartet im Dezember 2006) ist die einzige aktive Weltraummission, die sich der Suche nach extrasolaren Planeten widmet. Das Hubble-Weltraumteleskop hat auch einige Planeten gefunden oder bestätigt. Es gibt viele geplante oder vorgeschlagene Weltraummissionen wie Kepler, New Worlds Mission, Darwin, Space Interferometry Mission, Terrestrial Planet Finder und PEGASE.
Diese potenziell bewohnbaren Exoplaneten können die Entwicklung der Erde beobachten
Als die menschliche Zivilisation vor etwa 5.000 Jahren auf der Erde zu blühen begann, konnten in dieser Zeit 1.715 Sternensysteme innerhalb von 326 Lichtjahren um die Erde herum unseren Planeten gesehen haben. Und in den nächsten 5.000 Jahren werden 319 weitere Sternensysteme die Erde sehen können.
Wenn Exoplaneten diese nahen Sterne umkreisen, könnten sie unseren Planeten beobachten, wie er vor der Sonne kreuzt. Die Beobachtung des Vorbeiziehens eines Planeten vor seinem Mutterstern wird Transit genannt und ist eine der Hauptmethoden, die Astronomen verwenden, um Exoplaneten mit boden- und weltraumgestützten Teleskopen zu entdecken. Und so könnte anderes Leben auf anderen Planeten, falls es existiert, die Erde beobachten.
Einige der Planeten, die diese Sterne umkreisen, könnten potenziell bewohnbar sein. Wenn Planeten in einer bestimmten Entfernung von ihren Sternen umkreisen, könnten diese Planeten flüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche tragen. Diese Entfernung wird von Astronomen als bewohnbare Zone bezeichnet.
In den letzten hundert Jahren hat die Erde auch Nachrichten gesendet, die das intelligente Leben enthüllen, das sie in Form von menschengemachten Radiowellen unterstützt — und 75 Sterne sind innerhalb von 100 Lichtjahren, was bedeutet, dass sie nah genug sind, um diese Wellen zu erreichen Sie.
Lisa Kaltenegger, außerordentliche Professorin für Astronomie und Direktorin des Carl Sagan Institute an der Cornell University, untersucht die Idee, wie die Erde in Sichtweite anderer Planeten sein kann.
Ihre vorherige Forschung, die im Oktober veröffentlicht wurde, “erkundet, wer uns gerade als Transitplaneten sehen könnte —, wie wir nach anderen Welten suchen,”, sagte sie.
In ihrer neuesten Forschung, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, wollten Kaltenegger und die Astrophysikerin Jackie Faherty, eine leitende Wissenschaftlerin am American Museum of Natural History, die Idee der Veränderung der Aussichtspunkte der Erde im Laufe der Zeit aus der Perspektive naher Sternensysteme untersuchen .
Sterne sind nicht stationär. Sie bewegen sich, genauso wie sich unsere Sonne um das Zentrum unserer Galaxie dreht, und Kaltenegger fragt sich, wie sich das “ auswirkt, wer uns als die ‘Aliens erkennen könnte.”
“Das Universum ist dynamisch und alles bewegt sich,” Kaltenegger schrieb per E-Mail. “ Daher ist dieser kosmische Vordersitz, um die Erde als Transitplaneten zu sehen, der das Licht der Sonne blockiert, flüchtig. Es kann gewonnen und verloren werden. Wir wollten wissen, wie lange Sterne diesen Aussichtspunkt behalten und welche Sterne ihn haben und welche Sterne ihn innerhalb einer Zeitlinie von 5.000 Jahren bekommen. 5.000 Jahre in der Vergangenheit, als die Zivilisationen zu blühen begannen, und innerhalb der nächsten 5.000 Jahre, da ich optimistisch bin, dass wir herausfinden werden, wie wir überleben können.”
Die Forscher verwendeten Daten aus der Gaia-Datenbank der Europäischen Weltraumorganisation ESA, einem Katalog von nahegelegenen astronomischen Objekten, die sich innerhalb von etwa 300 Lichtjahren von unserer Sonne befinden. Das Team wollte wissen, wann Sterne in die sogenannte Erdtransitzone eintreten – wo die Erde durch Transit entdeckt werden könnte – wie lange sie in dieser Zone bleiben und wann sie austreten.
“Gaia hat uns eine genaue Karte der Milchstraße zur Verfügung gestellt, die es uns ermöglicht, in der Zeit rückwärts und vorwärts zu schauen und zu sehen, wo sich Sterne befanden und wohin sie gehen,” Faherty sagte in einer Erklärung.
Die Wissenschaftler stellten fest, dass 2.034 Sternensysteme diese Zone über 10.000 Jahre durchquerten.
“Unsere solare Nachbarschaft ist ein dynamischer Ort, an dem Sterne diesen perfekten Aussichtspunkt betreten und verlassen, um zu sehen, wie die Erde die Sonne in rasantem Tempo passiert,” Faherty.
Within the star systems at the right distance and vantage point to observe Earth — in the past, present and future — seven are known by scientists to host exoplanets. If there is life on these exoplanets and they have the ability to detect other planets the way that astronomers do on Earth, they could determine that Earth can host life.
When a planet crosses in front of its star, the planet’s atmosphere is essentially backlit. Earth’s atmosphere would reveal it has chemical signatures of life.
The researchers determined that the Ross 128 system, the second-closest system that includes an Earth-size exoplanet orbiting a red dwarf star 11 light-years away, might have seen Earth transit the sun for 2,158 years. The window of their perspective opened about 3,057 years ago and closed 900 years ago.
In the future, the Trappist-1 system, which hosts seven Earth-size planets including four potentially habitable ones, will be within the Earth Transit Zone in 1,642 years. These planets will be able to see Earth for 2,371 years.
About a hundred years ago, humans began creating radio waves.
Just like vehicles, light needs time to travel. So the radio waves humans created early on have only traveled about 100 light-years away from Earth, Kaltenegger said.
“In our list of stars are 75 stars that could have seen or right now see Earth transit the Sun, which also would at the same time have received radio waves from us. And they would know our taste in music, for better or for worse,” she said.
As for why we haven’t received a signal back, there could be many reasons, Kaltenegger said. One hundred years is a short amount of time on the astronomical time scale, and we increasingly rely less and less on radio as we develop other technologies.
“And any messages — if they are sent — are sent with that future technology that we can’t find yet,” she said.
When NASA’s James Webb Space Telescope launches in October, it will be used to peer into the atmospheres of exoplanets, and astronomers can use that data to help characterize the atmospheres of exoplanets.
The enduring search for exoplanets has rarely explored the ecliptic plane, or the plane of the Earth’s orbit around the sun, of the Milky Way galaxy because it’s so crowded with stars, which makes it harder to spot planets, Kaltenegger said.
“But with this new list and the added motivation that these are the star systems which could have spotted us already, that changes,” she said. “Our research provides the best target list for the search for extraterrestrial intelligence.”
Kaltenegger is on the science team for NASA’s planet-hunting TESS mission, which launched in 2018 and searches for exoplanets orbiting nearby stars. The Transiting Exoplanet Survey Satellite began looking for rocky exoplanets in this region in April, and she hopes it will find many more intriguing planets now that they have this star list.
“Once the NASA TESS mission and observers from the ground find new planets around these stars, I want to model them to figure out if they could be like Earth and then ask for (James Webb Space Telescope) time to look at them to find out if there are signs of life in their atmosphere. That would be fascinating, signs of life on a planet that can already have spotted us as well,” she said.
Which of the planets would be detected if they were exoplanets? - Astronomie
As of February 2016, there are nearly 2,000 confirmed exoplanets, but you can always check the most up-to-numbers here. This number changes constantly partly due to the fact that our current methods are constantly being improved. Here are the methods that have been used to at least attempt to detect extrasolar planets:
1) Direct Imaging: This seems the most obvious choice - seeing the planet itself. Unfortunately, this is very difficult because the planets are swamped by the light from their parent star. Trying to make out the light from an extrasolar planet amidst the light from its parent star is like trying to pick out the light from a firefly hovering next to a searchlight in San Francisco on a foggy night using a telescope in New York City. Although this method has not detected as many planets as other methods, it's potential has increased dramatically over the past few years due to advancements in our technology. You can read more about it here.
2) Astrometry: The study of the precise positions of stars on the sky is called astrometry. We always think of a planet orbiting a star, but what is actually happening is the planet and the star are both orbiting a shared center of mass. The star is always much more massive than the planet, so the center of mass is much closer to the star, and thus the star's orbit is very tiny while the planet's orbit is much more pronounced. Even though the change in the star's position is very small due to the tug of the planet, this tiny difference may be detectable through a close study of the star's position over time. So far due to the difficulties of these measurements, no extrasolar planets have been detected this way thus far.
2) Doppler Shift (also known as the radial velocity method): This method relies on the fact that the planet and star are both orbiting a shared center of mass. If the orbit is edge-on, the star will move towards us and then away from us in its tiny orbit. When an object is moving towards us, the light we detect is blue-shifted (we see the light at shorter wavelengths than normal) and when an object is moving away from us, the light we detect is red-shifted (we see the light at longer wavelengths than normal). The Doppler shift for light is very similar to the Doppler shift for sound which you have probably witnessed if you've ever stood on the side of the road when an ambulance passed by. The ambulance's sirens sound different when they are approaching than when they are receding because the sound waves are compressed and then stretched. These changes in the star's spectrum (a plot of brightness coming from the star versus wavelength) due to the Doppler shift can be detected. This method has detected a good portion of all discovered extrasolar planets. You can read more about it here.
4) Pulsar Timing: The first extrasolar planet ever detected was discovered in 1991 around a pulsar. A pulsar is a very old star that emits its light in beams that can sweep across our field of view (sort of like light from a lighthouse). These pulses can be very precisely timed (pulsars make very accurate clocks), but if a planet is orbiting the pulsar, the timing between the pulses gets altered. Because the environment around a pulsar would be very hostile to life, astronomers do not actively use the pulsar timing technique to find extrasolar planets. They are more interested in finding planets that could possibly harbor life and that are more like our Earth.
5) Transit Method: If the planet passes in between its parent star and the observer (meaning the orbit is edge-on), the light from the parent star can be seen to dip slightly as the planet blocks it. The majority of current extrasolar planets have been discovered this way, mainly from use of the Kepler Space Telescope. You can read more about it here.
6) Gravitational microlensing: This method uses complicated mathematics from Einstein's theory of general relativity. The basis of this technique is the fact that heavy objects curve the space around them so when light travels by an object, the light can be magnified. Astronomers using this method look at a star that might have a planet as the star passes in front of a distant background star. The light from this background star gets magnified in a very special way by the planet of the foreground star (if the planet exists). If I am not explaining this method very well, don't worry! Gravitational microlensing is very controversial because it cannot be verified. The special alignment between the foreground star and the background star never happen again, so astronomers can't prove whether or not the special magnification they saw was real or just regular old measurement error.
So to make some sense of all the stuff I just said, most planets so far have been found using the Doppler and transit methods. However, the two most promising techniques for finding more Earth-like extrasolar planets are direct imaging and transits (so long as we can improve our technology enough!)
This page updated on February 10, 2016.
Über den Autor
Sabrina Stierwalt
Sabrina was a graduate student at Cornell until 2009 when she moved to Los Angeles to become a researcher at Caltech. She now studies galaxy mergers at the University of Virginia and the National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville. You can also find her answering science questions in her weekly podcast as Everyday Einstein.
Best Astronomy: Detecting Exoplanets
Could you spot a firefly next to a lighthouse? That's a similar issue astronomers face when trying to see planets outside our solar system (exoplanets). Astronomer Beth Biller from the University of Edinbrugh explains to Chris Smith how they get around that issue as the best thing in Astronomy.
Beth - I'm going to go with detecting and characterizing exoplanets. So again, exoplanets are planets orbiting stars other than our sun. And I want to talk a little bit about how we know what they're like. So as we saw earlier for planets in our own solar system, our initial attempts at characterizing them went kinda disastrously wrong. There are no canals on Mars as we know.
Most of the planets we've detected around other stars today, we've done so indirectly because of their slight tug on their star or because they pass in front of the star and dim it just a little bit. If we want to understand what planets are actually like, we need light from the planets themselves. If we have light from the planet itself we can get a sense for how warm it is, how cold it is. We can get a sense of what it's made out of, at least what its atmosphere is made out of.
So one technique to do this, the one that I work on in particular and hence the one that's nearest and dearest to my heart, is direct imaging of exoplanets which is when we just try to take a picture of an exoplanet next to a star. Obviously this is really challenging, right, cause stars are really bright and planets are not so bright so it's kind of like trying to take a picture of a firefly next to a lighthouse. If the lighthouse and the firefly were in Dublin and we're here in Edinburgh.
Chris - That's quite some way. So is there a way of potentially masking the sun or the star so that that light can't bleach out the fireflies. You can still turn really sensitive equipment on your firefly and therefore see it.
Beth - Exactly. That's what you need to do to get the contrast necessary to actually image your firefly next to your lighthouse. So first of all you have to do something about the atmosphere. One solution to this is to put your telescope in space. Once you've done that, well, the next obvious step is let's block out the light from the star, right. The instrument to do this is something called a chronograph.
Beth - The same way as if you see the sun is very in the sky you block, put your hand in front of it and block it out.
Chris - So you can put something in the field of view of the telescope which just covers the star but doesn't cover the tiny speck of light that you hope is there. There's the planet you want to see.
Beth - Exactly. So we've used this already to detect a number of planets. These are planets very unlike our own. They're what I like to refer to as baby Jupiter so they're like Jupiter but much younger. There are maybe 10 to 100 million years old. And yes I realize that's only young in the world of astronomy, but because they're young, they're a lot warmer than they are at later ages and hence brighter. So that's what we've done so far. The hope is eventually to push these technologies down to lower mass planets and cooler planets, eventually imaging planets like our own.
Chris - Can we also not, by looking at the light coming through the would-be atmosphere of the planet, learn something about what's in that atmosphere, because you can assume that if the lights go to go through the atmosphere and there are chemicals in there that might soak up some of the light, and different chemicals soak up different colors of light, if you look at different colors you could tell what's in the atmosphere and therefore you could spot and you can learn quite a bit about the weather and the climate and what sort of environment of that particular planet may be without actually ever having to go there.
Beth - Yeah exactly. So this is the power of spectroscopy, right. Looking for the fingerprints of different atoms and in particular when you're talking about cool planetary atmospheres, molecules in your atmosphere. So for instance there's already been detections of water and methane in exoplanet atmospheres, by looking at their spectra from the light of the star passing through the atmosphere. So that's one technique that's used. Also by actually getting your directly image spectra of the planet itself.
Astronomers identify 29 exoplanets where extraterrestrials may be watching Earth
There could be as many as 29 potentially habitable worlds ‘perfectly positioned’ to observe the Earth if they hold an intelligence civilisation, according to a new study.
Exploring ways in which we find exoplanets, that is worlds outside the solar system, the team from Cornell University reversed the process to see which could spot us.
Working alongside the American Museum of Natural History in New York City, astronomers identified 2,034 star-systems in our galactic neighbourhood – within 326 light years of the Earth – that could watch our planet cross the sun.
Out of those stars, 1,715 could have spotted Earth since human civilisation blossomed about 5,000 years ago, and 319 will be added over the next 5,000 years.
The number of stars varies depending on their location in space relative to the solar system and changes due to the fact we live in a dynamic universe.
While exoplanets haven’t been detected around all of the stars that can observe the Earth, the team estimate 29 will have a rocky world in the habitable zone that are well positioned to also detect radio waves emitted by humans over 100 years ago.
A view of Earth and Sun from thousands of miles above our planet. Stars that enter and exit a position where they can see Earth as a transiting planet around our Sun are brightened
Working alongside the American Museum of Natural History in New York City, astronomers identified 2,034 star-systems in our galactic neighbourhood – within 326 light years of the Earth – that could watch our planet cross the sun
WHAT IS THE TRANSIT METHOD?
The transit method is a technique in astronomy used to detect exoplanets or study more about objects within the solar system.
As a planet transits in front of its host star it blocks a portion of the light and when observed from Earth this change can be measured.
Astronomers produce a light curve that can provide physical characteristics of both the planet and host star including density.
Hot Jupiters – that is Jupiter-sized worlds orbiting very close to their host start – are most likely to be detected, but it has also been used to find Earth-sized worlds orbiting red dwarf stars.
The transit method is the most prominent technique for detecting exoplanets and was first used in 1999 to confirm the existence of HD209458b, previously detected using the radial velocity method.
The first new detection using the transit method came four years later with the detection of OGLE-TR-56b in 2003.
Transit can be used to determine the radius of the planet and its period of revolution.
Current telescopes aren’t able to detect signs of life within an exoplanet atmosphere or whether it is truly habitable, but future observatories including the NASA James Webb space telescope will delve deeper into these distant worlds than ever before.
‘From the exoplanets’ point-of-view, we are the aliens,’ said Lisa Kaltenegger, professor of astronomy and director of Cornell’s Carl Sagan Institute.
‘We wanted to know which stars have the right vantage point to see Earth, as it blocks the Sun’s light,’ she said.
Because stars move in our dynamic cosmos, this vantage point is gained and lost over time, so they were able to pin-point specific star systems.
The transit method is one of the main ways astronomers use to detect planets in other star systems – they look for ‘dips’ in the light coming from the star.
It requires specific positioning for the exoplanet the star it is orbiting and the Earth for us to be able to view it as it passes by and this changes over time.
Kaltenegger and astrophysicist Jackie Faherty, a senior scientist at the American Museum of Natural History used positions and motions from the European Space Agency’s Gaia catalog to determine which stars enter and exit the Earth Transit Zone.
‘Gaia has provided us with a precise map of the Milky Way galaxy,’ Faherty said, ‘allowing us to look backward and forward in time, and to see where stars had been located and where they are going.’
Of the 2,034 star-systems passing through the Earth Transit Zone over the 10,000-year period examined, 117 objects lie within about 100 light-years of the sun.
Of these 75 objects have been in the Earth Transit Zone since commercial radio stations on Earth began broadcasting into space about a century ago.
The Kepler mission has spotted thousands of exoplanets since 2014, with 30 planets less than twice the size of Earth now known to orbit within the habitable zones of their stars
Out of those stars, 1,715 could have spotted Earth since human civilisation blossomed about 5,000 years ago, and 319 will be added over the next 5,000 years
Current telescopes aren’t able to detect signs of life within an exoplanet atmosphere or whether it is truly habitable, but future observatories including the NASA James Webb space telescope will delve deeper into these distant worlds than ever before
‘Our solar neighbourhood is a dynamic place where stars enter and exit that perfect vantage point to see Earth transit the Sun at a rapid pace,’ Faherty said.
Included in the catalog of 2,034 star-systems are seven known to host exoplanets.
Each one of these worlds has had or will have an opportunity to detect Earth, just as Earth’s scientists have found thousands of worlds orbiting other stars.
By watching distant exoplanets transit – or cross – their own sun, Earth’s astronomers can interpret the atmospheres backlit by that sun.
If exoplanets hold intelligent life, they can observe Earth backlit by the sun and see our atmosphere’s chemical signatures of life including oxygen.
The number of stars varies depending on their location in space relative to the solar system and changes due to the fact we live in a dynamic universe
While exoplanets haven’t been detected around all of the stars that can observe the Earth, the team estimate 29 will have a rocky world in the habitable zone that are well positioned to also detect radio waves emitted by humans over 100 years ago
HOW THEY ESTIMATE THE NUMBER OF ALIEN WORLDS THAT CAN VIEW THE EARTH
Astronomers identified 2,034 star-systems in our galactic neighbourhood – within 326 light years of the Earth – that could watch our planet cross the sun – also known as a transit.
Out of those stars, 1,715 could have spotted Earth since human civilisation blossomed about 5,000 years ago.
Another 319 will be added over the next 5,000 years as the various stars move into viewable range – known as the Earth Transit Zone (ETZ).
But the team had to then determine how many of those stars might have rocky Earth-like planets orbiting in the habitable zone – where liquid water can flow freely on the surface.
Estimates of the number of rocky planets in the habitable zone of their star depend on the radius of the planet and the size and type of the host star.
New estimates place the number of planets per star within the habitable zone at 1.28.
The team predict about 25 per cent of all stars will have potentially habitable worlds in this zone.
This led to the figure of 508 rocky worlds in the habitable zone of the full sample of more than 2,000 star systems able to view the Earth within 100 light years.
Within that limit they determined there would be about 29 potentially habitable worlds that ‘could’ host an alien civilisation capable of listening in since Marconi invented the radio.
However, communication could be difficult as a civilisation 82 light years away would just be hearing broadcasts from the start of WW2, and we wouldn’t get a reply until 2101 if they sent it today.
Astronomers identify 29 exoplanets where extraterrestrials may be watching Earth
There could be as many as 29 potentially habitable worlds ‘perfectly positioned’ to observe the Earth if they hold an intelligence civilisation, according to a new study.
Exploring ways in which we find exoplanets, that is worlds outside the solar system, the team from Cornell University reversed the process to see which could spot us.
Working alongside the American Museum of Natural History in New York City, astronomers identified 2,034 star-systems in our galactic neighbourhood – within 326 light years of the Earth – that could watch our planet cross the sun.
Out of those stars, 1,715 could have spotted Earth since human civilisation blossomed about 5,000 years ago, and 319 will be added over the next 5,000 years.
The number of stars varies depending on their location in space relative to the solar system and changes due to the fact we live in a dynamic universe.
While exoplanets haven’t been detected around all of the stars that can observe the Earth, the team estimate 29 will have a rocky world in the habitable zone that are well positioned to also detect radio waves emitted by humans over 100 years ago.
A view of Earth and Sun from thousands of miles above our planet. Stars that enter and exit a position where they can see Earth as a transiting planet around our Sun are brightened
Working alongside the American Museum of Natural History in New York City, astronomers identified 2,034 star-systems in our galactic neighbourhood – within 326 light years of the Earth – that could watch our planet cross the sun
WHAT IS THE TRANSIT METHOD?
The transit method is a technique in astronomy used to detect exoplanets or study more about objects within the solar system.
As a planet transits in front of its host star it blocks a portion of the light and when observed from Earth this change can be measured.
Astronomers produce a light curve that can provide physical characteristics of both the planet and host star including density.
Hot Jupiters – that is Jupiter-sized worlds orbiting very close to their host start – are most likely to be detected, but it has also been used to find Earth-sized worlds orbiting red dwarf stars.
The transit method is the most prominent technique for detecting exoplanets and was first used in 1999 to confirm the existence of HD209458b, previously detected using the radial velocity method.
The first new detection using the transit method came four years later with the detection of OGLE-TR-56b in 2003.
Transit can be used to determine the radius of the planet and its period of revolution.
Current telescopes aren’t able to detect signs of life within an exoplanet atmosphere or whether it is truly habitable, but future observatories including the NASA James Webb space telescope will delve deeper into these distant worlds than ever before.
‘From the exoplanets’ point-of-view, we are the aliens,’ said Lisa Kaltenegger, professor of astronomy and director of Cornell’s Carl Sagan Institute.
‘We wanted to know which stars have the right vantage point to see Earth, as it blocks the Sun’s light,’ she said.
Because stars move in our dynamic cosmos, this vantage point is gained and lost over time, so they were able to pin-point specific star systems.
The transit method is one of the main ways astronomers use to detect planets in other star systems – they look for ‘dips’ in the light coming from the star.
It requires specific positioning for the exoplanet the star it is orbiting and the Earth for us to be able to view it as it passes by and this changes over time.
Kaltenegger and astrophysicist Jackie Faherty, a senior scientist at the American Museum of Natural History used positions and motions from the European Space Agency’s Gaia catalog to determine which stars enter and exit the Earth Transit Zone.
‘Gaia has provided us with a precise map of the Milky Way galaxy,’ Faherty said, ‘allowing us to look backward and forward in time, and to see where stars had been located and where they are going.’
Of the 2,034 star-systems passing through the Earth Transit Zone over the 10,000-year period examined, 117 objects lie within about 100 light-years of the sun.
Of these 75 objects have been in the Earth Transit Zone since commercial radio stations on Earth began broadcasting into space about a century ago.
The Kepler mission has spotted thousands of exoplanets since 2014, with 30 planets less than twice the size of Earth now known to orbit within the habitable zones of their stars
Out of those stars, 1,715 could have spotted Earth since human civilisation blossomed about 5,000 years ago, and 319 will be added over the next 5,000 years
Current telescopes aren’t able to detect signs of life within an exoplanet atmosphere or whether it is truly habitable, but future observatories including the NASA James Webb space telescope will delve deeper into these distant worlds than ever before
‘Our solar neighbourhood is a dynamic place where stars enter and exit that perfect vantage point to see Earth transit the Sun at a rapid pace,’ Faherty said.
Included in the catalog of 2,034 star-systems are seven known to host exoplanets.
Each one of these worlds has had or will have an opportunity to detect Earth, just as Earth’s scientists have found thousands of worlds orbiting other stars.
By watching distant exoplanets transit – or cross – their own sun, Earth’s astronomers can interpret the atmospheres backlit by that sun.
If exoplanets hold intelligent life, they can observe Earth backlit by the sun and see our atmosphere’s chemical signatures of life including oxygen.
The number of stars varies depending on their location in space relative to the solar system and changes due to the fact we live in a dynamic universe
While exoplanets haven’t been detected around all of the stars that can observe the Earth, the team estimate 29 will have a rocky world in the habitable zone that are well positioned to also detect radio waves emitted by humans over 100 years ago
HOW THEY ESTIMATE THE NUMBER OF ALIEN WORLDS THAT CAN VIEW THE EARTH
Astronomers identified 2,034 star-systems in our galactic neighbourhood – within 326 light years of the Earth – that could watch our planet cross the sun – also known as a transit.
Out of those stars, 1,715 could have spotted Earth since human civilisation blossomed about 5,000 years ago.
Another 319 will be added over the next 5,000 years as the various stars move into viewable range – known as the Earth Transit Zone (ETZ).
But the team had to then determine how many of those stars might have rocky Earth-like planets orbiting in the habitable zone – where liquid water can flow freely on the surface.
Estimates of the number of rocky planets in the habitable zone of their star depend on the radius of the planet and the size and type of the host star.
New estimates place the number of planets per star within the habitable zone at 1.28.
The team predict about 25 per cent of all stars will have potentially habitable worlds in this zone.
This led to the figure of 508 rocky worlds in the habitable zone of the full sample of more than 2,000 star systems able to view the Earth within 100 light years.
Within that limit they determined there would be about 29 potentially habitable worlds that ‘could’ host an alien civilisation capable of listening in since Marconi invented the radio.
However, communication could be difficult as a civilisation 82 light years away would just be hearing broadcasts from the start of WW2, and we wouldn’t get a reply until 2101 if they sent it today.
Why could it have clouds
The researchers were able to determine the radius and mass of the planet, which helped them calculate its density and infer its composition.
The exoplanet has a low density, suggesting that it is a gaseous planet rather than a rocky one like Earth, but scientists still do not know for sure the composition of the planet or its atmosphere.
“TOI-1231 b is quite similar in size and density to Neptune, so we think it has an equally large gaseous atmosphere,” said lead study author Jennifer Burt, a NASA Jet Propulsion Laboratory postdoctoral fellow at Pasadena, California.
This is what the closest exoplanet to Earth looks like 0:43
“TOI1231b could have a large hydrogen or hydrogen-helium atmosphere, or a denser water vapor atmosphere,” said Dragomir.
“Each of them would point to a different origin, allowing astronomers to understand whether and how planets form differently around M dwarfs, compared to planets surrounding our Sun, for example.” .
The researchers believe that TOI-1231 b has an average temperature of 60 ° C, making it one of the coldest of the small exoplanets available to study its atmosphere.
“Compared to most of the transiting planets detected so far, which typically have scorching temperatures of many hundreds or thousands of degrees, TOI-1231 b is positively icy,” said Burt.
The colder the exoplanet, the more likely it is to have clouds in its atmosphere.
This artist’s illustration shows TOI-1231 b, a Neptune-like planet located about 90 light-years from Earth.
The similarly sized exoplanet K2-18 b, discovered in 2015, was recently observed in more detail, and the researchers found evidence of the presence of water in its atmosphere.
«TOI-1231 b is one of the only other planets we know of in a similar size and temperature range, so future observations of this new planet will allow us to determine how common (or rare) it is for water clouds to form around of these temperate worlds, “Burt said in a statement.
This makes TOI-1231 b the perfect candidate for the observations of the hubble space telescope, or the James Webb Space Telescope, which is scheduled to be deployed in October. The Webb will have the ability to peer into the atmospheres of exoplanets and help determine their composition. And Hubble is scheduled to observe the exoplanet later this month.
Astronomers May Have Detected The First Radio Signal From an Exoplanet
In our endless search to understand the Universe and our place within it, precious little blips in data can hint at entire new worlds.
Dips in the light levels of a star can betray the presence of orbiting planets - and now astronomers have taken the first steps towards using peeps of radio emission to reveal new exoplanetary mysteries.
"Observing planetary auroral radio emission is the most promising method to detect exoplanetary magnetic fields," explained Cornell University astronomer Jake Turner and colleagues in their new paper, "the knowledge of which will provide valuable insights into the planet's interior structure, atmospheric escape, and habitability."
When stellar wind - charged particles streaming from the host star - hits a planet's magnetic field, its change in speed can be detected as striking variations in radio emissions, statistically described as 'bursty'.
Earth's own magnetic field trills and squeaks like alien birds as it channels solar winds. We've also heard similar cries from other planets in our Solar System.
Of course, to detect a whisper of such radio signals coming from an exoplanet, we first need a way to look beyond all the noise from Earth and elsewhere.
A few years ago, the team developed the BOREALIS pipeline program to do just that. They tested it on Jupiter and then calculated what Jupiter's radio emissions would look like if it were much farther away.
There have already been some tentative detections of new planets using these radio emissions, including early this year when astronomers linked radio wave activity to interactions between star GJ 1151's magnetic field and a potential Earth-sized planet. But these have all yet to be confirmed by follow-up radio observations.
So Turner's team decided to test the technique they developed, using Netherland's Low Frequency Array Radiotelescope (LOFAR) to look at three systems with known exoplanets: 55 Cancri, Upsilon Andromedae, and Tau Boötis.
Only the Tau Boötis system, 51 light years away, exhibited the peeps in radio data that fit the researchers' predictions from their tests with Jupiter. It came in the form of 14-21 MHz bursty emissions and is within roughly three standard deviations of certainty (3.2 sigma).
In 1996, a hot-Jupiter exoplanet was discovered on a 3.3128-day orbit around the scorching young F-type star and the smaller red dwarf that make up the Tau Boötis binary system.
"We make the case for an emission by the planet itself," said Turner. "From the strength and polarisation of the radio signal and the planet's magnetic field, it is compatible with theoretical predictions."
If their measurements are correct, they suggest the planet's surface magnetic field strength ranges from around 5 to 11 gauss (Jupiter ranges from 4 to 13 gauss, for comparison, and measurements of its magnetic field have revealed the planet has a core of metallic hydrogen). The observed magnetic field emission strength also fits previous predictions.
"The magnetic field of Earth-like exoplanets may contribute to their possible habitability," Turner explained, "by shielding their own atmospheres from solar wind and cosmic rays, and protecting the planet from atmospheric loss."
The signal they detected is weak and still needs to be verified by other low-frequency telescopes before researchers can confirm the true origin of the detected radio emissions.
"We cannot rule out stellar flares as the source of the emissions," the researchers cautioned, but emissions from the planet remain a possibility.
If other telescopes like LOFAR-LBA and NenuFAR can corroborate these findings, such radio emission detections from exoplanets will open up an exciting new field of research, providing us with a potential way to peer further into distant, alien worlds.