Si le système solaire d'Alpha Centauri A reflétait exactement le nôtre, que pourrions-nous détecter?

Supposons qu'il y ait une réplique exacte de notre système solaire à 4,4 mètres (personnes incluses). Que pourrions-nous détecter et avec quel (s) télescope (s)? Quelles planètes? Pouvons-nous détecter des transmissions radio et / ou des atmosphères?

Je suppose que la détection serait optimale si nous étions coplanaires avec l'écliptique de l'autre étoile, alors que verrions-nous dans le meilleur et le pire des cas (vue à 90 °?)?

_{Post Script: quelques mois plus tard, j'ai demandé quelque chose comme ça lors d'une conférence de von Karman par Neil Turner .}

Il s'agit d'une question large et trop large pour que je puisse y répondre de manière globale. Il doit être décomposé en méthodes doppler, transits et imagerie directe; et c'est avant de passer aux questions de détection des ceintures de Kuiper, des émissions radio, etc.

Je m'en tiendrai pour l'instant à ce que je sais sur la détection des planètes à l'aide de la technique de l'oscillation doppler.

Technique Doppler

$m_2$$m_1$$e$$P$$i$

$i=90^{\circ}$$i=83^{\circ}$$M \simeq 1.1M_{\odot}$

Les résultats sont

Planète | Semi-amplitude RV (m / s)

$8.3\times 10^{-3}$

$8.1\times 10^{-2}$

$8.4\times 10^{-2}$

$7.5\times 10^{-3}$

$11.7$

$2.6$

$0.28$

$0.26$

$0.51\pm 0.04$m / s, et certains spectrographes, notamment les instruments HARPS, fournissent régulièrement une précision inférieure à 1 m / s. Ainsi Jupiter et Saturne seraient détectables, Uranus et Neptune sont à la limite de la détectabilité (rappelez-vous que vous pouvez faire la moyenne de nombreuses observations RV), mais les planètes terrestres ne seraient pas trouvées (les détections de la Terre nécessiteraient des précisions inférieures à 10 cm / s. également que les signaux les plus faibles devraient être déterrés des signaux plus importants en raison des planètes semblables à Jupiter et à Saturne.

$\sim 5$

Une image qui illustre la situation peut être obtenue sur le site Web exoplanets.org, auquel j'ai ajouté des lignes qui rappellent où les semi-amplitudes RV seraient pour une précision de 10 m / s et 1 m / s (en supposant la masse Alpha Cen A et orbites circulaires). J'ai marqué sur la Terre, Jupiter et Saturne. Notez que peu d'objets ont été découverts en dessous de la ligne 1 m / s. Notez également le manque de planètes entre les lignes de 1 et 10 m / s avec des périodes plus longues que quelques années - la récente augmentation de la sensibilité n'a pas encore traversé des découvertes d'exoplanètes de masse et de période plus longues.

En conclusion: seul Jupiter aurait été trouvé jusqu'à présent par la technique Doppler.

Techniques de transit

J'ajouterai également quelques commentaires sur la technique de transit. La détection de transit ne fonctionnera que si les exoplanètes orbitent de telle sorte qu'elles traversent devant l'étoile. Des inclinaisons élevées sont donc obligatoires. Quelqu'un qui est meilleur en trigonométrie sphérique devrait utiliser les données publiées pour le système solaire pour déterminer combien (et quelles) planètes transitent dans une orientation hautement optimale. Étant donné que les planètes ont des inclinaisons orbitales avec une dispersion de quelques degrés, une trigonométrie simple et une comparaison avec le rayon solaire vous indiquent que ces orbites ne transitent généralement pas toutes pour un angle de vue particulier. En effet, un certain nombre de systèmes de transit multiples découverts par Kepler sont beaucoup plus "plats" que le système solaire.

Le satellite Kepler est / était capable de détecter de très petites planètes en transit grâce à sa très haute précision photométrique (le pendage du flux est proportionnel à la racine carrée du rayon de l'exoplanète). La photo ci-dessous, présentée par l'équipe de la NASA Kepler (légèrement obsolète maintenant), montre que des candidats planétaires ont été découverts à la taille de Mars. Cependant, ceux-ci ont tendance à être sur des orbites à courte période car un signal de transit doit être vu un certain nombre de fois, et Kepler étudie cette parcelle de ciel pendant environ 2,5 ans (lorsque ce tracé a été produit).

Donc de ce point de vue, peut-être que Vénus aurait été vue, mais aucune des autres planètes n'a pu être confirmée.

Cependant, il y a une ride. Alpha Cen A est beaucoup trop brillant pour ce genre d'études et bien plus brillant que les étoiles Kepler. Il faudrait construire un instrument ou un télescope spécial pour rechercher des transits autour d'étoiles très brillantes. Une partie de ce travail a été effectuée par des levés au sol (principalement pour trouver des Jupiters chauds). Un nouveau satellite appelé TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, lancé en avril 2018) est une mission de deux ans, axée sur la recherche de petites planètes (de la taille de la Terre et plus grandes) autour d'étoiles brillantes. Cependant, la plupart de ses cibles (y compris Alpha Cen) ne sont observées que pendant un à deux mois, de sorte que seules les parties internes de leurs systèmes planétaires seront sondées.

Tout d'abord, je pense que la réponse de Rob Jeffries est brillante. Je vais juste ajouter quelques points mineurs qui méritent d'être mentionnés.

Que pourrions-nous détecter et avec quel (s) télescope (s)?

Alpha Centauri A est une étoile binaire avec Alpha Centauri B et ils sont suffisamment proches pour ne pas avoir de L4 ou L5 stable, donc tout ce qui orbite sur l'un d'eux devrait être soit très proche (distance de Mercure peut-être Vénus) ou très loin et très froid, beaucoup plus grand que la distance de Pluton, en orbite autour des deux étoiles comme Proxima Centauri.

Si vous placez un Jupiter dans son orbite solaire autour de A ou B, l'effet 3 corps créerait presque certainement une orbite incroyablement instable pour la planète qui ne durerait probablement pas longtemps, donc, une réponse à cette question est que notre système solaire type d'orbite autour de A ou B est impossible.

Pouvons-nous détecter des transmissions radio et / ou des atmosphères?

Pour l'instant, notre détection de l'atmosphère est très limitée et uniquement pour les grandes planètes très proches de leurs étoiles, mais l'article dit qu'ils y travaillent avec de plus gros télescopes en chemin, alors peut-être que dans quelques années, nous aurons quelque chose sur cela pour les planètes de zone habitables.

détection d'atmosphère exoplanète

Sur les ondes radio et la lumière visible, je ne pouvais pas trouver un bon article, mais si une planète extraterrestre envoie un message vers nous dans un faisceau étroit - alors, je suis sûr que nous pourrions le détecter, à condition de tirer un faisceau assez grand, mais pourrions-nous détecter une autre terre avec notre sortie de courant? Je ne pense pas que nous soyons proches de ce type de technologie de détection.

(et si je me trompe, je me réjouis de la correction).

(J'ai demandé quelque chose comme ça lors d'une conférence de von Karman par Neil Turner)

Vous a-t-il répondu? At-il dit quelque chose de bon?

Réponse de Neal Turner de la conférence "La naissance des planètes" de von Karman

Comment détecterions-nous des planètes autour d'une copie lointaine et identique de notre système solaire? Nos planètes devraient-elles être détectées en utilisant la méthode de transit?

Dans l'ensemble, oui. Jupiter que vous pourriez probablement détecter par la méthode de la vitesse radiale si vous êtes prêt à attendre une ou deux orbites pour être sûr, donc 12 ans pour que Jupiter contourne le soleil.

Les autres planètes seraient vraiment difficiles. S'ils transitaient, vous pourriez les détecter avec une technologie similaire à la nôtre. Il faudrait avoir de la chance car notre système solaire n'est pas compact comme [d'autres découverts par Kepler]; c'est assez étalé. Si vous avez une planète très proche de son étoile, vous avez une chance décente, si elle a une orientation aléatoire, qu'elle soit le long de votre ligne de vue. S'il est très éloigné, il y a beaucoup plus de possibilités pour son orientation et il y a une probabilité beaucoup plus petite si les choses sont aléatoires que vous le ferez exactement le long de votre ligne de vue.

Donc, pour quelqu'un de voir notre Jupiter d'une étoile proche est beaucoup moins probable que pour nous de voir un Jupiter chaud. Il n'y a qu'un petit nombre d'étrangers qui regardent notre système solaire et le voient à travers les transits en ce moment.