외계 행성을 탐지하는 새로운 방법. 망원경은 여기에서 유용하지 않습니다.

2017년에 나는 천체를 감지하는 네 가지 주요 방법인 천체 측정법, 마이크로렌즈, 반경 방향 속도 측정 및 통과에 대해 설명했습니다. 여기에 직접 시각화 기술이 추가되어야 합니다. 망원경의 점점 더 나은 작업 덕분에 수십 개의 행성이 이제 발견되었습니다. 다섯 가지 방법 모두 하나의 공통 분모를 가지고 있습니다. 그들은 가시 광선에서 망원경으로 관찰에 의존합니다. 이 경우 웹의 관측은 물론 거대 마젤란 망원경과 같은 새로운 초망원경에도 큰 기대를 걸고 있다.

광학 망원경과 다른 방식으로 행성을 관찰할 수 있습니까?

행성은 전파 망원경으로도 볼 수 있습니다. 그러나 한 가지 중요한 조건이 충족되어야 합니다. 전파 신호는 강해야 합니다. 즉, 행성이나 환경이 강력한 전파 방출원이어야 하거나 전파 망원경을 사용하여 매우 민감하고 고해상도의 관측 관측을 해야 합니다.

이 시점에서 당신은 아마도 우리 문명이 만들어내는 전파 방출에 대해 생각하고 있을 것입니다. 이것은 지적 생명체가 존재한다는 증거입니다. 그러나 천문학자들이 제공하는 것은 무엇보다도 항성풍과 행성 자기장의 상호 작용 결과로 발생하는 전파의 관측입니다. 이러한 현상은 목성과 같은 거대한 행성에서 특히 두드러질 것입니다. 태양계에서 이 가스 거인은 태양과 비교할 때 라디오 이미지에서 매우 밝을 수 있습니다. 

목성과 그 무선 관측, 즉 외계 행성을 탐지하는 새로운 방법의 출발점입니다.

태양계의 목성은 너무 가까워 집에서 만든 장비를 사용하는 전파 천문학 애호가라도 관측이 가능합니다. 목성의 자기장과 태양풍 전자의 상호 작용 효과는 행성 측면에서 오는 10~40MHz 범위의 무선 잡음 형태로 나타납니다.

물론, 목성의 최고의 아마추어 이미지라도 전문 전파 망원경 간섭계 격자를 사용하여 얻은 이미지만큼 좋지는 않을 것입니다. VLA(Very Large Array, a network of radio telescopes in New Mexico, USA)의 경우, 27개의 망원경의 공동 작업 덕분에 전파 관측의 상당히 높은 각도 분해능을 제공합니다. 목성은 이미지에서와 같이 보입니다. 아래에. 이오 위성에서 물질이 방출되어 형성된 행성과 소위 토러스를 보여주는 저해상도 관측과 같은 얼룩 대신 우리가 알고 있는 목성과 유사한 이미지를 얻습니다. 즉, 상층 대기의 구름 띠입니다.

그러나 실제로 관측에 적합한 파장을 선택하면 구름 꼭대기 아래에 있는 목성을 관찰할 수 있습니다. 2cm와 3cm, 즉 8GHz에서 18GHz 주파수에 해당하는 VLA로 얻은 관측을 통해 이 행성을 30-90km 깊이 볼 수 있습니다.

외계 행성을 찾는 데 필요한 차세대 전파 망원경

불행히도, 외계 행성은 목성보다 훨씬 더 멀리 있습니다. 통과하는 전파 신호를 감지하려면 거대한 전파 망원경을 만들어야 합니다. 그리고 전파 망원경이 아니라 고해상도 관측을 제공하는 간섭계 격자도 있습니다. 또한 우리는 표면의 특징을 관찰하는 데 관심이 없지만 별과 관련하여 위치를 정확하게 결정하는 데 관심이 있습니다.

지금까지 우리는 전파 감지를 사용하여 행성을 관찰할 수 없었지만 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 적절한 관측 해상도를 얻는다면 신호가 매우 명확하고 쉽게 감지할 수 있어야 합니다.

물론 그러한 전파 관측은 강한 자기장을 가진 거대한 행성의 경우에 주로 가능합니다. 그러나 이 작업에 성공하면 그러한 물체의 궤도와 내부 구조를 가장 정확하게 측정할 수 있습니다. 시스템에 질량이 더 작고 탐지하기 어려운 다른 행성이 있더라도 행성 중 하나의 궤적을 정확하게 결정하면 다른 물체의 경우 더 쉽게 정제할 수 있습니다.

출처: 버클리, inf. 소유, 입력 사진: NASA/JPL-Caltech/R. 도매(IPAC)