Статья: Методы поиска экзопланет: метод радиальной скорости, астрометрия, транзитный метод, поляриметрия и др.

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.

Сегодня поиском планет транзитным методом занимается космический телескоп CoRoT (Convection Rotation and planetary Transits) – запущенный 27 декабря 2006 года именно с целью обнаружения экстрасолнечных планет.

Прямое обнаружение планет

Конечная цель всех методов поиска внесолнечных планет – возможность непосредственных их наблюдений. Когда это наконец станет возможным, астрономы смогут получить спектр планет, а значит и определить их химический состав и агрегатное состояние поверхности.

На длинах волн видимого света звезды, подобно нашему Солнцу, затмевают планеты, которые лишь отражают крохотную часть видимого излучения звезды. При этом получается, что звезда излучает в десятки тысяч миллионов раз больше, чем планета. Но в инфракрасном свете планеты, подогреваемые процессами в их раскаленных недрах, излучают гораздо сильнее. Здесь интенсивность излучения звезды и планеты различается уже «всего» в миллион раз, поскольку планета излучает не только отраженное от звезды, но и собственное тепло.

Наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне возможны лишь орбитальными телескопами, поскольку излучение Земли мешает наблюдениям с ее поверхности. Другой проблемой является то, что планета и звезда расположены столь близко по космическим меркам, что сливаются в одно пятно. Устранение тепловых помех и улучшение разрешения инфракрасных телескопов является одним из важным направлений в разработке методов прямого наблюдения планет.

Спектральное разделение энергии

Поскольку планета светится, пусть и отраженным от звезды светом, то и здесь проявляется закон Доплера. Когда планета движется по направлению к Земле, спектральные линии смещаются в синюю область спектра, а когда удаляется – в красную. Как отмечалось в описании метода радиальной скорости, одновременно с планетой движется и звезда, причем ее спектральные линии «ходят» в противоположном направлении. Если снять спектры звезды и планеты, то они образуют динамичную фигуру, называемую спектральным разделением энергии (Spectral Energy Distribution). Теоретически с помощью компьютерного анализа можно разделить спектры звезды и планеты, однако мощность современных телескопов пока не позволяет проводить такой анализ из-за недостаточности собираемого ими излучения.

Поляриметрия

Из школьного курса физики известно, что свет, являющийся электромагнитным излучением, характеризуется не только длиной волны (или, соответственно, частотой), но и поляризацией. Поляризация света - одно из фундаментальных свойств оптического излучения (света), состоящее в неравноправии различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу (направлению распространения световой волны) (БСЭ).

Излучение звезды неполяризовано, то есть волна может колебаться в любой плоскости. Но когда световой луч отражается от поверхности планеты, то его характеристики меняются. Взаимодействуя с атомами и молекулами атмосферы планеты, фотоны приобретаю некое предпочтительное направление колебаний, то есть отраженный свет становится поляризованным.

Астрономические инструменты, называемые поляриметрами, способны обнаруживать поляризацию излучения. К сожалению, чтобы обнаружить поляризацию исключительно слабого излучения, приходящего от экстрасолнечных планет, чувствительность поляриметров должна быть весьма высока.

Обнуляющая интерферометрия

Астрономам давно известно, что при комбинировании света от нескольких телескопов можно получить изображение, эквивалентное полученному от большего и, соответственно, более мощного телескопа. Эта методика, называемая интерферометрией, широко используется в радиоастрономии, а в последнее время и в оптической. Ярким примером оптического телескопа, сконструированного с использованием принципов интерферометрии, является недавно введенный в действие Большой бинокулярный телескоп (LBT - The Large Binocular Telescope).

Обычная интерферометрия подразумевает сложение максимумов амплитуды сигнала для его усиления. В обнуляющей же интерферометрии все происходит с точностью до наоборот, то есть максимумы складываются с минимумами. Таким образом, излучение звезды фактически сводится на нет. Однако планеты, остаются видимыми, поскольку они смещены относительно центральной звезды, и их излучение проходит разный путь по оптической системе телескопов.

Сегодня существует несколько наземных телескопов, использующих принцип обнуляющей интерферометрии. Они были разработаны, в основном для отработки технологии создания подобных орбитальных телескопов и являются этапом в реализации исключительно сложного проекта Дарвин (Darwin). Его целью является поиск планет, регистрация их атмосферы, а также масштабные исследования Вселенной.

В рамках проекта Дарвин на орбиту Земли будут запущены от четырех до шести небольших телескопов диаметром 3-4 метра, которые будут функционировать как один огромный телескоп, и четыре космических корабля, выполняющих функции связи с Землей. Запуск назначен на 2015 год.

Источник: IT-Day.