När det gäller att direkt avbilda jordliknande exoplaneter som kretsar runt fjärran stjärnor, att se är inte alltid att tro.

En ny Cornell-studie visar att nästa generations teleskop som används för att se exoplaneter kan förväxla jordliknande planeter med andra typer av planeter i samma solsystem.

Med dagens teleskop, mörka avlägsna planeter är svåra att se mot bländningen från deras värdstjärnor, men nästa generations verktyg som Nancy Grace Roman Space Telescope, för närvarande under utveckling av NASA, kommer att bli bättre på att avbilda jordliknande planeter, som kretsar runt stjärnor på precis rätt avstånd för att erbjuda bästa förutsättningar för livet.

"När vi har förmågan att avbilda jordliknande planeter, vi kommer faktiskt att behöva oroa oss för att förväxla dem med helt andra typer av planeter, sa Dmitrij Savranskij, docent vid Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering (College of Engineering) och Institutionen för astronomi (College of Arts and Sciences).

"De framtida teleskopen som kommer att möjliggöra dessa observationer kommer att vara så enorma, dyr, och svåra att bygga och lansera som vi inte har råd att slösa bort en enda sekund av tid på, sa Savransky, "det är därför det är så viktigt att tänka igenom alla dessa potentiella frågor i förväg."

Genom att använda jordens eget solsystem som en modell av ett outforskat stjärnsystem, Savransky och Dean Keithly, doktorand inom området maskin- och rymdteknik, beräknat att även med direktavbildningstekniker och framtidens ökade möjligheter, kraftfulla teleskop, exoplaneter så olika som Uranus och jorden kan misstas för varandra.

Forskningen publicerades 23 september in Astrofysiska tidskriftsbrev , och detaljer om hur mätningar som uppskattar planet-stjärnans separation och ljusstyrka kan orsaka "planetförvirring." Modelleringen visar att när två planeter delar samma separation och storlek längs sina banor, en planet kan förväxlas med den andra.

"Jag ställer frågan, "Är det möjligt att Jupiter kan ha samma separation och ljusstyrka som jorden? Kan vi möjligen blanda ihop dessa två saker som vi just har upptäckt?' Och svaret är ja, " sa Keithly. "En beboelig jordliknande exoplanet runt en stjärna i ett annat solsystem kan förväxlas med många andra typer av planeter."

Keithly och Savransky – båda medlemmar av Cornells Carl Sagan Institute – identifierade 21 fall inom sin solsystemsmodell där en enskild planet hade samma skenbara planet-stjärna-separation och ljusstyrka som en annan planet. Med hjälp av denna data, det beräknades att en jordliknande planet kunde felidentifieras med en Merkuriusliknande planet i 36 % av slumpmässigt genererade solsystem; med en Mars-liknande planet i cirka 43 % av slumpmässigt genererade solsystem; och med en Venus-liknande planet i mer än 72% av slumpmässigt genererade solsystem.

I kontrast, förvirring mellan jordliknande planeter och större gasjätteplaneter som liknar Neptunus, Saturnus och Uranus var mindre sannolika, och kan förekomma i 1-4 % av slumpmässigt genererade solsystem.

Att förväxla planeter för varandra kan vara ett dyrt och tidskrävande problem för forskare. Omfattande planering och pengar går till varje användning av ett kraftfullt teleskop, så den falska identifieringen av en beboelig exoplanet slösar bort värdefull teleskoptid. Med detta problem identifierat, forskare kan designa mer effektiva exoplanetundersökningar för direktavbildningsuppdrag. Forskarna varnar för att ytterligare förbättringar av instrumentkontrast och inre arbetsvinklar kan förvärra problemet, och ge råd om att framtida exoplanet-direktavbildningsuppdrag gör flera observationer för att mer exakt skilja mellan planeter.