Идея о том, что у других звёзд, как и у нашего Солнца, могут быть свои планетные системы, давно занимала умы астрономов. Эта мысль стала особенно очевидной после того, как человечество осознало, что Солнце — рядовая звезда, а не уникальный центр мироздания. Действительно, если наше светило ничем принципиально не выделяется среди миллиардов других звёзд Галактики, то почему бы им не обладать собственными планетами?
Однако между теоретическим предположением и практическим открытием лежит огромная пропасть. Обнаружить планету за пределами Солнечной системы чрезвычайно сложно. Даже в нашей системе большинство планет не видны невооружённым глазом. Экзопланеты не излучают собственного света, а лишь слабо отражают свет своей звезды, который их полностью затмевает. К тому же они очень малы по сравнению со звёздами и расположены слишком близко к ним, чтобы современные телескопы могли их различить напрямую.
Как обнаружить невидимое: арсенал астрономов
Учёные, столкнувшись с этой проблемой, проявили изобретательность и разработали целый ряд косвенных методов обнаружения. Благодаря им на сегодняшний день открыты тысячи экзопланет. Интересно, что принципы некоторых из этих методов были известны науке ещё со времён Ньютона.
Метод транзита: когда планета затмевает звезду
Наиболее продуктивный на сегодня метод — наблюдение за падением яркости звезды в момент, когда планета проходит по её диску (совершает транзит). Полного затмения не происходит, но даже небольшое снижение блеска можно зафиксировать мощными телескопами, особенно если планета крупная.
Главный недостаток метода — он работает только для тех планетных систем, плоскость орбиты которых совпадает с лучом зрения с Земли. Однако взамен мы получаем богатую информацию: можно определить размер планеты, период её обращения, а анализируя, как свет звезды проходит через атмосферу планеты, — даже узнать её примерный состав и температуру.
Метод эффективен для поиска планет у относительно близких звёзд. Для подтверждения открытия нужно зафиксировать несколько транзитов, что может занять годы, если планета имеет долгий орбитальный период.
Доплеровский метод: звезда в танце с планетой
Звёзды не неподвижны. Если вокруг звезды обращается планета, то гравитационное притяжение заставляет саму звезду совершать небольшие колебания вокруг общего центра масс системы. Это движение приводит к доплеровскому смещению в спектре звезды: когда звезда движется к нам, линии спектра смещаются в синюю область, когда от нас — в красную.
Этот метод позволил найти множество планет, но он наиболее чувствителен к массивным планетам, расположенным близко к своим звёздам, и работает для систем на расстоянии до ~160 световых лет. С его помощью можно определить минимальную возможную массу планеты. Часто доплеровские наблюдения используются для подтверждения открытий, сделанных транзитным методом.
Метод тайминга пульсаров: редкий, но точный
Как ни парадоксально, первые экзопланеты были открыты у самых необычных звёзд — пульсаров (например, PSR B1257+12 B, «Полтергейст»). Пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда, излучающая строго периодические импульсы радиоволн.
Если у пульсара есть планета, она заставляет его «покачиваться», что приводит к едва заметным, но регулярным отклонениям в периодичности импульсов. Невероятная стабильность «тикания» пульсара позволяет обнаруживать даже планеты размером с Луну. Метод редок, так как пульсаров во Вселенной мало, а шансы найти уцелевшие или вновь образовавшиеся планеты после взрыва сверхновой невелики.
Гравитационное микролинзирование: космическое увеличение
Этот метод основан на эффекте, предсказанном Общей теорией относительности Эйнштейна. Если на линии между Землёй и далёкой звездой-источником окажется другая звезда (линза), её гравитация исказит и усилит свет фоновой звезды. Если у звезды-линзы есть планета, её гравитация создаст дополнительный, кратковременный всплеск яркости.
События микролинзирования уникальны и непредсказуемы, длятся часы или дни, и их нельзя повторить. Чаще всего их наблюдают в направлении центра Галактики, где звёзд больше. Несмотря на сложность, этим методом открыто несколько десятков планет, в том числе уникальные — землеподобные миры на далёких орбитах.
Астрометрический метод: прямое наблюдение за колебаниями звезды
Согласно третьему закону Ньютона, планета и звезда вращаются вокруг общего центра масс. Это означает, что звезда совершает крошечные петли или колебания на небесной сфере. Зафиксировать это смещение напрямую — сложнейшая техническая задача.
Идея этого метода не нова — ещё в XVIII веке Уильям Гершель предполагал наличие невидимого спутника у звезды 70 Змееносца. Долгое время метод не приносил новых открытий, но с появлением сверхточных космических телескопов (например, Gaia) его потенциал резко возрос. Он особенно хорош для поиска планет на широких орбитах и не зависит от ориентации системы, но требует многолетних наблюдений.
#астрономия #экзопланеты #исследование космоса #космос
Автор статьи: Любопытный дилетант
Научно-популярные каналы : путеводительНовости популярной науки12 марта
Каналы, на которые стоит подписаться!Полтора инженера8 мартаБольше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Миры за Плутоном: Как ищут экзопланеты.