Какие технологии позволяют обнаруживать планеты за пределами Солнечной системы?
Поиск планет за пределами нашей системы стал одним из самых активных направлений современной науки. С момента появления первого телескопа Галилея до открытия первой настоящей экзопланеты прошло 383 года. Такая длительная задержка объясняется сложностью задачи: планеты слишком тусклые и расположены критически близко к своим звездам, поэтому свет полностью затмевает слабые блики от планетных поверхностей, пишет 24 Канал.
Смотрите также Пригодные для жизни планеты могут быть еще более редкими, чем мы думали
Доплеровское колебание
Первым успешным методом обнаружения стал метод радиальной скорости, который часто называют "доплеровским колебанием". Он базируется на физическом законе, согласно которому гравитационное взаимодействие между звездой и планетой является взаимным. Они оба вращаются вокруг общего центра масс, известного как барицентр.
Например, барицентр системы Солнце – Юпитер находится на расстоянии почти 50 000 километров за пределами поверхности Солнца. Хотя мы не можем увидеть движение звезды из стороны в сторону, современное оборудование позволяет чрезвычайно точно фиксировать ее движение к нам или от нас. Когда планета тянет звезду от наблюдателя, свет звезды смещается в красную часть спектра, а когда к нам – в синюю. Это позволяет определить период вращения планеты и ее приблизительную массу.
Однако этот метод является очень длительным, поскольку требует наблюдений в течение многих лет, а данные часто содержат много шумов. Кроме того, в двойных звездных системах, таких как Альфа Центавра, гравитационное влияние звезд друг на друга настолько сложный, что выделить сигнал планеты становится почти невозможно.
Транзитный метод
Самым продуктивным на сегодня является транзитный метод, рассказывает IFLScience. Он заключается в фиксации незначительного уменьшения яркости звезды в момент, когда планета проходит прямо между ней и Землей. Космические телескопы Кеплер и TESS исследовали сотни тысяч звезд этим способом.
Важной особенностью является то, что человеческий глаз часто лучше распознает такие падения яркости на графиках, чем искусственный интеллект, поэтому к анализу данных привлекают тысячи волонтеров.
Транзитный метод позволяет не только определить размер планеты, но и изучать состав ее атмосферы. Когда свет звезды проходит сквозь атмосферные слои, различные газы поглощают определенные длины волн, что создает уникальный спектральный отпечаток. Именно так ученые пытаются найти биосигнатуры – молекулы, которые могут свидетельствовать о наличии жизни, хотя подобные заявления, как в случае с планетой K2-18b, часто вызывают научные дискуссии.
Главным недостатком метода является то, что многие планеты имеют такие орбиты, которые никогда не приводят их на прямую линию между нами и их звездой.
Гравитационное линзирование
Еще одним редким, но действенным способом является гравитационное линзирование. Большая гравитация зоров, проходящая на фоне другой, более удаленной звезды, искривляет и усиливает ее свет. Если вокруг более близкой звезды вращается планета, она создает дополнительный всплеск яркости – микролинзирования. Это позволяет узнать массу планеты, однако такие события случаются крайне редко, и подтвердить открытие бывает невозможно в течение десятилетий.
Так выглядит гравитационное линзирование, когда траектория света искривляется гравитацией / Фото ESA/Hubble & NASA
Прямое наблюдение
Прямое наблюдение, хоть и звучит проще, сейчас доступно только для очень специфических объектов. Астрономы могут сфотографировать планеты, которые являются очень молодыми и горячими, из-за чего они излучают собственную энергию, особенно в инфракрасном диапазоне.
Это в основном касается гигантов, находящихся на большом расстоянии от своих звезд. Благодаря таким снимкам ученым даже удалось создать короткие видео, демонстрирующие движение далеких миров по их орбитам.