케플러 우주 망원경 탐지되지 않은 행성

케플러 우주 망원경은 별을 지나가는 행성으로 인한 밝기 감소에 따라 행성을 감지합니다.

그것은 궤도가 별과 망원경 사이의 경로를 가로 지르지 않기 때문에 감지되지 않는 궤도를 가진 미지의 양의 행성이 있다는 것을 의미하지 않습니까?

맞습니다. 별 주위의 궤도면의 성향은 은하계 전체에 걸쳐 임의의 것으로 간주되므로, 우리가 대중 교통 방법으로 감지 할 수있는 행성은 우리의 항성에서 기대할 수있는 행성의 작은 부분 일뿐입니다.

통과 방법은 지구에서 시스템까지의 시선 이 행성의 궤도면에 포함 되거나 거의 포함 된 경우에만 행성 탐지를 허용합니다 . 이것은 각 별의 작은 범위의 궤도 경사 만 탐지에 좋다는 것을 의미합니다.

내가 왜 거의 말했어? 아직도 경유를 발생시킬 수있는 성향이 있기 때문입니다. 이 범위는 고정되어 있지 않으며, 행성과 호스트 스타 사이의 거리에 따라 다릅니다. 이 다이어그램에서 볼 수 있듯이

행성 A는 별과 더 가까워서 더 넓은 그림자를 만듭니다. 관측자가 그 어두운 영역에 멀리 떨어져 있으면 행성 A를 감지 할 수 있습니다. 행성 B는 별에서 멀리 떨어져 있기 때문에 그림자는 더 좁습니다. 여기서 두 행성이 모두 정확히 동일한 궤도면을 공유하더라도 행성 A 만 감지하고 행성 B는 감지하지 못하는 장소가 있습니다 (녹색 화살표 참조). 이것이 우리가 행성이 별에 더 가까이 공전하는쪽으로 편향되어있는 이유입니다.

이 효과는 실제로 매우 강력합니다. 외계 행성 관점에서 태양계를 고려하십시오. 하늘의 임의의 별에 있다면 지구 이동을 발견 할 확률은 얼마입니까? 글쎄, 수성은 태양과의 근접성으로 인해 가장 작은 행성이더라도 수은 통과를 감지하는 것이 더 가능성이 높은 것으로 밝혀졌습니다. 최근 논문에 따르면 일부 외계인 거주자가 각 행성의 환승 지점을 볼 수있는 하늘 지역에 대한이 다이어그램을 보여주었습니다.

$a$

$R_s$$R_p$

$R_p$$R_s$$a$

$P \sim (R_s+R_p)/a$

이 관계는 몇 가지 관찰 바이어스를 부과합니다. 우리는 외계 행성이 크고 별에 더 가깝지만 작고 먼 행성은 볼 수 없습니다. 그것이 처음 발견 된 외계 행성이 소위 뜨거운 목성 인 이유는 수성보다 태양에 가까운 거대한 행성들입니다. 이 다이어그램은 크기와 궤도 거리에 표시된 모든 외계 행성 탐지를 보여줍니다.

보시다시피 작은 행성은 별 주위에 아주 작은 궤도가있는 경우에만 탐지 할 수 있습니다. 우리는 아직 운송 방법을 사용하여 지구 크기 (작은 크기)와 365 일 궤도주기 (1AU 거리)를 가진 행성을 찾지 못했습니다. 이것이 전체 행성의 인구를 대표한다고 생각할 이유가 없습니다. 줄거리의 검은 부분은 아마도 점들로 채워져 있지만, 우리의 도구는 아직 그 지역을 정찰 할 수 없습니다.

케플러 망원경에는 50 만 개 이상의 별을 감지 할 수있는 시야를 갖춘 카메라가 있었지만, 임무 중에 모니터링 된 실제 별의 수는 약 15 만 개 였습니다. ) . 이 150,000 개의 별에 대해 케플러 는 1,205 개의 별에 분포 된 2,345 개의 외계 행성을 발견했습니다 . 우리는 케플러가 목표로 한 각 별에 대해 일부 행성을 찾을 수있는 평균 확률은 약 이라고 말할 수 있습니다.$0.8\;\%$

케플러에는 더 많은 편견이 있기 때문에이 숫자는 너무 작습니다. 예를 들어 케플러는 3 개의 통과가 감지 된 후에 만 ​​행성을 확인했습니다. 케플러 임무는 4 년 4 개월 동안 지속 되었기 때문에 최상의 시나리오에서 케플러는 2 년 2 개월 정도의 궤도주기를 가진 행성을 탐지 할 수 있었지만 그 이후로는 그렇지 않다고 말할 수 있습니다. 임무가 시작될 때, 중간 쯤에, 그리고 끝까지 정확한 통과가 감지되어야했고,이 우연의 일치는 일어나지 않았습니다. 따라서 케플러는 궤도 경사가 궤도에 완벽하게 일치하더라도 2 년 이상 (지구에는 충분하지만 목성은 충분하지 않은) 행성을 발견 할 기회가 없었습니다.. 따라서 케플러 망원경이 실제로 묘사 한 것보다 더 많은 통과가 예상 될 수 있습니다.

실제로, 별에 가까운 행성 의 경우, 통과를 허용하기위한 무작위 정렬 확률이 최대 이 될 것으로 추정 됩니다$10\;\%$$0.47 \;\%$$0.8\;\%$

$0.47\;\%$

이런 종류의 추론이 확장되었습니다. 우리는 그것들을 탐지하는 데 많은 어려움이 있지만, 당신이 수학적으로 어려움과 알려진 도구와 관련된 해당 편향을 모델링하고 임의의 구성을 가정하면, 각 발견이 실제로 밖에있을 수있는 행성의 양에 통계적으로 유의미 함을 알 수 있습니다 . 우리가 예상 할 수있는 것이더라도, 우리는 은하계에있는 별보다 더 많은 행성이 있다는 사실을 통계적으로 확신 할 수있는 탐지가 많이 있습니다. 이제 케플러 덕분에 강력한 증거가되었습니다. 이것은 은하수에 1 조 개 이상의 식물 이있을 수 있음을 의미합니다. 이제 우리는 케플러 덕분에 지구와 같은 행성 (태양과 같은 별의 거주 가능 지역에서 궤도를 돌고 있음)의 발생에 대한 통계적 제약을 설정할 수 있습니다. 우리 은하에는이 스펙을 가진 약 110 억 개의 행성이있을 것입니다 .

TL; DR

찾고있는 행성의 크기와 궤도주기에 따라 이동 방법으로 감지 할 수있는 행성보다 더 많은 행성이 있습니다.

예.

$r/a$$r$$a$

$a/r$

$r \ll a$

$(1 - e^2)$$a$

간단한 방정식으로 포착 할 수없는 마지막 세부 사항은 관측의 케이던스 또는 듀티 사이클이 제한되어 통과를 캡처 할 가능성입니다.

케플러와 같은 임무의 경우에도 통과 시간이 하나 또는 두 개의 관측점 만 포함 할 수있는 한계가 있으며 통과를 식별하기가 어렵습니다. 물론 임무 기간이 단일 경유로만 적용되어 행성의 성격을 확인할 수없는 경우에도 마찬가지입니다.

$a$

마지막으로 관측치의 신호 대 잡음비를 고려해야합니다. 희미한 별 주위의 작은 행성은 감지하기 어려운 통과 신호를 생성합니다.

이러한 문제는 관측 데이터의 시뮬레이션을 통해서만 처리 할 수 ​​있습니다.