Миры за Плутоном: Как ищут экзопланеты

То, что у других звёзд тоже должны быть планеты, как и у Солнца, в общем-то, было очевидно астрономам с тех самых пор, как они поняли, что Солнце — тоже звезда, а не центр Вселенной. В самом деле, если Солнце — ничем не примечательная звезда — а это так, подавляющее большинство звёзд во Вселенной такие же, как Солнце, чуть ярче или чуть тусклее — то с чего бы ему представлять собой что-то особенное в плане планет?

Но понимание — пониманием, а найти планету вне Солнечной системы весьма не просто, они и в системе-то, за исключением пяти, особенно в глаза не бросаются. Светить они могут разве что отражённым светом звезды, поэтому звезда их просто забьёт. Да и вообще — мелкие они по сравнению со звёздами и находятся слишком близко, чтобы быть различимыми.

Как увидеть невидимку

Но учёные не были бы учёными, если бы что-нибудь не придумали. И они придумали не один способ, а сразу несколько и наоткрывали их на данный момент уже многие тысячи. Причём оказалось, что с одним из методов теоретически был знаком ещё Ньютон.

Не только у Солнца бывают затменья…

Самый простой способ, которым, собственно, открыта большая часть экзопланет — увидеть, как планета затмевает свою звезду. Разумеется, полностью она её не затмит, но блеск её всё-таки снизится, причём если планета большая — то весьма заметно для хорошего телескопа.

Только вот планета должна вращаться вокруг звезды в той же плоскости, что и Земля вокруг Солнца, а это большой недостаток — все планеты в Галактике вовсе не обязаны вращаться в одной плоскости. Зато узнать о планете можно много чего — и размер, и период обращения, и даже температуру и состав атмосферы, ведь проходя сквозь неё, свет звезды фактически покажет нам её спектр поглощения.

Правда, легко этим способом находятся только относительно близкие планеты — метод даёт много ложноположительных результатов, поэтому желательно посмотреть на несколько затмений. А если между ними проходит несколько лет, то понятное дело, процесс грозит несколько затянуться.

Эй, звезда, притормози!

Как известно, звёзды не так уж неподвижны, как кажутся невооружённым глазом или даже в любительский телескоп — на самом деле они перемещаются, в том числе и относительно Солнца. И при этом, разумеется, возникает эффект Доплера — спектральные линии света звезды немного смещаются по частоте. А если вокруг звезды вращается ещё и планета, то и сама звезда немного колеблется вокруг общего центра масс всей системы. Причём заметно быстрее её собственного движения, и на эффекте Доплера это сказывается, что и можно заметить.

Впрочем, найти так можно только довольно большие планеты у довольно близких к Солнцу звёзд — ближе 160 световых лет, а это не так уж много. Поэтому свои возможности доплеровский метод постепенно исчерпывает. К тому же о планете, открытой таким способом, мы узнаем не так уж много — разве что её минимальную массу. Впрочем, для подтверждения нахождения планет транзитным методом это вполне годный способ.

Самый редкий.

Обратите внимание: Пилотируемые миссии на Марс: как безопасно добраться до Красной планеты и вернуться обратно.

Зато самый первый!

Как ни странно, первая экзопланета — PSR B1257+12 B, она же Полтергейст, — была открыта самым редким, зато самым точным способом. И редкость, и точность происходят из того, что пригоден этот способ только для поиска планет у пульсаров.

Пульсар — нейтронная звезда, труп небольшой сверхновой (большие становятся чёрными дырами). Магнитное поле у него очень мощное, и вертится он, благодаря закону сохранения момента импульса, очень быстро. И из-за этого выпускает из полюсов узкие, почти лазерные, пучки излучения. И эти пучки иногда попадают на Землю, создавая эффект пульсации. Причём пульсация эта имеет совершенно неизменную частоту — скорость вращения пульсара очень постоянна.

А вот если у пульсара есть планеты, то опять же из-за движения пульсара вокруг общего центра масс системы частота этих пульсаций сдвигается. Причём именно из-за большого постоянства этой частоты её изменение из-за планет позволяет находить планеты размером аж с Луну.

Ну а редки такие планеты потому, что пульсаров в Галактике вообще немного, а поскольку сам пульсар — остаток взрыва сверхновой, который, понятное дело, планетам на пользу не идёт, планеты у пульсаров — либо остатки былой роскоши, для которой нужны очень большие планеты, от которых могли уцелеть ядра, либо вновь сформировавшиеся, а это не быстро.

Подсмотреть сквозь линзу

Общая теория относительности учит нас, что если одна звезда закрывает другую, то гравитация второй может, подобно линзе, сфокусировать свет первой звезды. И вот если у звезды-«линзы» есть планета, то её гравитация может сыграть роль дефекта в такой линзе, и это будет заметно в телескоп.

Проблема только в том, что для нахождения таким способом планет нужно точное выравнивание звёзд по одной прямой, а это бывает весьма недолго, часы, максимум дни — звёзды всё время относительно друг друга двигаются. К тому же чаще всего такое можно наблюдать при наблюдении в сторону центра Галактики — где больше звёзд, там они чаще друг друга закрывают. То есть звёзды, у которых можно найти планеты таким образом, довольно далеки от Солнца и проверить наблюдение другими способами будет непросто.

Однако при всех трудностях учёным всё же повезло найти таким способом пару десятков планет, и даже одну довольно уникальную — землеподобную на большом расстоянии от звезды.

Это знал ещё Ньютон

Как выяснил ещё Ньютон, сила действия равна силе противодействия, поэтому не только звезда притягивает планету, но и планета — звезду. И вращается эта пара не вокруг центра звезды, а вокруг центра масс системы. То есть звезда, у которой есть планета, будет колебаться и смещаться, и увидеть это, в принципе, можно не только по доплеровскому сдвигу линий спектра, но и напрямую, в телескоп.

Эта мысль пришла в голову ещё в XVIII веке Уильяму Гершелю, который заявил, что на движение звезды 70 Змееносца влияет невидимый компаньон. Правда, при ближайшем рассмотрении подтверждена гипотеза Гершеля не была. Да и вообще этим методом открыта всего одна новая планета, хотя и подтверждены старые открытия.

Но, несмотря на это, метод, в общем-то, довольно перспективный — он не зависит от взаимного расположения орбит экзопланеты и Земли и вообще подходит для поиска планет на больших орбитах. Правда, наблюдения займут весьма много времени.

#астрономия #экзопланеты #исследование космоса #космос

Автор статьи: Любопытный дилетант

Миры за Плутоном: Как ищут экзопланетыНаучно-популярные каналы : путеводительНовости популярной науки12 мартаМиры за Плутоном: Как ищут экзопланетыКаналы, на которые стоит подписаться!Полтора инженера8 марта

Больше интересных статей здесь: Космос.

Источник статьи: Миры за Плутоном: Как ищут экзопланеты.

Написать комментарий