Kampanjan ensimmäinen puolisko

Nyt kun puolet kampanjan havainnoista on saatu kerättyä HARPS-spektrografilla ja LCOGT.net sekä ASH2 teleskooppiverkostoilla (mittaavat Proxima Centaurin kirkkauden muutoksia), on aika katsoa hiukan tarkemmin mitä havainnot pitävät sisällään. Perustuen aiempiin mitttauksiin, olemme aavistelleet näkevämme pieniä muutoksia tähden säteisnopeudessa. Alustavien arvioiden mukaan ne vastaavat muutaman metrin sekuntivauhtia, mikä tarkoittaa, että kykenemme mittaamaan muutokset tähden liikkeessä noin ihmisen kävelyvauhdin tarkkuudella. Nämä muutokset eivät kuitenkaan voi ylittää 4-5 metrin sekuntivauhtia, koska muutoin ne olisi jo saatu kartoitettua UVES-spektrografin havaintojen avulla.

Valitettavasti emme kuitenkaan voi paljastaa täsmlälisesti mit ähavainnot pitävät sisällään, jotta emme vaikuttaisi tulosten riippumattomaan arvioitiprosessiin lähitulevaisuudessa. Voimme kuitenkin näyttää muutamin esimerkein miltä havainnot luultavasti näyttävät ja mitä ne kertovat Proxima Centaurista ja sitä mahdollisesti kiertävistä planeetoista. Ohessa simuloidut mittaussarjat havannollistavat kolme todennäköisintä tulosta, joita kampanjalta voi odottaa nyt kun puolet havainnoista on saatu tehtyä. Yksi näistä kuudesta simulaatiosta onkin todellisuudessa se aito mittaussarja – osaatko arvata mikä?

Esimerkki 1 – Säteisnopeuden satunnaiset muutokset

Kuva 1 - Pelkkää mittauskohinan aiheuttamaa variaatiota.
Kuva 1 – Vasemmalla simuloidut säteisnopeuden mittaukset, keskellä havainnollistus jalsollisen signaalin tilastollisesta havainnoinnista ja oikealla mallinnettu planeetan aiheuttamt nopeuden muutokset. Kummassakaan havaintosarjassa ei ole tilastollisesti merkitseviä jalsollisia variaatioita. Kuva: Guillem Anglada-Escude/palereddot.org

Kuvassa 1. vasemmalla on kaksi esimerkkiä tyypillisestä havaintosarjasta, joka sisältää vain satunnaisia mittauskohinan aiheuttamia muutoksia. Pienet pystyviivat punaisten havaintopisteiden ylä- ja alapuolella kuvastavat mittausvirheitä (noin 1 m/s). Sääolosuhteiden muutokset observatoriolla aiheuttavat havaintoihin vaihtelevan suuruisia virheitä. Keskellä näkyy niin kutsuttu periodogrammi. Se kertoo mitkä jaksollisuudet ovat kaikkein todennäköisimpiä havaintosarjoissa ja edesauttaa määrittämään ovatko ne tilastollisesti merkitseviä, eli ovat alle 0.1% todennäköisyydellä satunnaiskohinan aiheuttamia (eli ylittävät sinisen katkoviivan). Kummassakaan esimerkin mittaussarjoista ei ole tilastollisesti merkitseviä jaksollisuuksia.

Esimerkki 2 – Viitteitä planeetan signaalista mutta myös tähden aktiivisuudesta

Kuva 2 - Systemaattisia muutoksia mutta ei planeetan aiheuttamaa signaalia.
Kuva 2 – Visuaalinen tarkastelu viittaa systemaattisiin nopeuden muutoksiin mutta niiden jaksollisuutta ei voida osoittaa tilastollisesti merkitsevästi ja ne voivat siksi olla esimerkiksi tähden pinnan aktiivisuuden aiheuttamia. Vasemmalla mallinnetut planeetan aiheuttamat variaatiot eivät näytä kovinkaan uskottavilta, koska ne viittaavat soikeisiin ja siten epätodennäköisiin kiertoratoihin. Kuva: Guillem Anglada-Escude/palereddot.org

Kuvassa 2. on kaksi emerkkiä havaintosarjoista, jotka pitävät sisällään planeetan aiheuttaman jaksollisen signaalin mutta myös tähden aktiivisen pinnan aiheuttamia variaatiota. Kuten esimerkissä 1, signaalit eivät ole riittävän voimakkaita, jotta ne voitaisiin havaita tilastollisesti merkitsevästi. Tässä tapauksessa ainoaksi mahdollisuudeksi jää lisähavaitojen tekeminen (onneksi tässä on vasta puolet). Vaihtoehtona on myös koettaa mallintaa tähden aktiivisen pinnan aiheuttamia variaatioita perustuen riippumattomiin kirkkausmittauksiin – tästä lisää professori Suzanne Aigrainin haastattelussa (engl.).

Esimerkki 3 – Havainto planeetan aiheuttamasta signaalista

Kuva 3 - Planeetan aiheuttama jaksollinen signaali.
Kuva 3 – Kaksi tapausta, joissa on selvä planeetan aiheuttama jaksollinen signaali. Kuva: Guillem Anglada-Escude/palereddot.org

Kuvassa 3. on havainnollistus siitä, miltä todellinen planeettahavainto näyttäisi. Tällainen havainto on Pale Red Dot -kampanjan tavoitteena kunhan varmistuu, ettei sillä ole mitään tekemistä mahdollisten tähden kirkkausmuutosten kanssa ja on siksi planeetan aiheuttama havaintoja vaikeuttavan tähden aktiivisuuden sijaan.

Pysykää kuulolla!