Методы поиска планет.

Как найти планету вне Солнечной системы? Кажется, что задача изначально кажется невыполнимой, однако на сегодня астрономы достигли значительных успехов в исследовании глубокого Космоса, уже обнаружены не единичные планеты, а целые планетные системы, и в данный момент ведутся работы по их дистанционному исследованию и изучения. Но все же, как найти экзопланету? (Экзопланета — планета, находящаяся вне солнечной системы). Сегодня я вам расскажу об основных способах.

Существует три основных непрямых метода поиска планет, каждый из которых основан на влиянии планеты на материнскую звезду. Они делятся на:

• метод радиальной скорости
• метод с использованием астрометрии
• транзитный метод.

Основывается на измерении радиальной (составляющей вдоль луча зрения) скорости звезд. Грубо говоря, мы смотрим прямо на луч света звезды. При этом свет от исследуемого объекта пропускается сквозь призму и раскладывается в спектр.

Раскаленная звезда излучает непрерывный спектр, в котором имеются все длины волн. Но излучение, проходя сквозь более холодные слои атмосферы звезды, поглощается, поэтому в спектре появляются темные линии, соответствующие химическим элементам атмосферы. 

Спектр дает информацию не только о химическом составе звезды, но и о ее температуре и давлении на поверхности. А также о том, вращаются ли вокруг звезды массивные планеты. Но как? Если ты считаешь, что планета вращается вокруг звезды, то ошибаешься – и планета, и звезда вращаются вокруг общего центра масс. Просто масса звезды столь велика, что центр масс планетарной системы находится рядом с центром масс звезды. Это значит, что звезда тоже движется, но по очень маленькой орбите. Честно говоря, этот факт для меня стал открытием.

Когда, вращаясь по орбите, звезда приближается к нам, то длины волн ее излучения уменьшаются, то есть смещаются в синюю область спектра, а когда удаляется – длины волн увеличиваются, смещаясь в красную область спектра. Это явление называется эффектом Доплера. Об этом эффекте расскажу в ближайшее время.

Именно «хождение» спектральных линий звезды и говорит о том, что она вращается вокруг какого-то общего центра масс, а значит, рядом находится как минимум еще одно небесное тело. По амплитуде и периоду смещения линий астрономы могут определить массу планеты, радиус орбиты и период ее обращения.

По сути, это целый раздел астрономии, ответственный за установление наиболее точной системы небесных координат. Зная расположение звезды относительно более удаленных объектов, можно определить ее отклонение от исходного положения, поэтому этот метод похож на метод радиальных скоростей. Непосредственное вычисление смещения звезды требует высокоточной аппаратуры. Применение астрометрии ограничено. Как правило, этот метод используется для весьма небольших по космическим меркам расстояний и звезд малой массы (карликов), так как они отклоняются планетами гораздо сильнее.

Один из перспективных методов обнаружения небольших по массе газовых планет при их прохождении по звездному диску. В астрономии это явление называется транзитом (в Солнечной системе для Земли транзитными являются Венера и Меркурий), поток излучения от звезды во время транзита планеты уменьшается, что можно зафиксировать современными телескопами. Если удаленная звезда затмевается планетой, подобной Юпитеру, то ее яркость уменьшается на 1%.

Иногда существование планеты, обнаруженной методом радиальной скорости, может быть подтверждено и транзитным методом. Таким примером может являться звезда HD 209458, известная как 51 Пегаса, вокруг которой обоими методами была обнаружена планета b-типа. Такие планеты называются также «горячими Юпитерами»: они являются газовыми гигантами и вращаются вокруг родительской звезды на низких орбитах.

Транзитный метод и метод радиальных скоростей взаимно дополняют друг друга и позволяют получить довольно точную информацию о массе и габаритах планеты, а также о характеристиках ее орбитального движения. К сожалению, транзитный метод используется только для обнаружения газовых гигантов, прохождение же маленьких каменистых планет земного типа зафиксировать практически невозможно.