Как найти планету?

Теодор Седин
Февраль 03, 2016
5.1k
0
в избранное
В конце прошлого года (а прошлый – это 2015-й; напоминаем для тех, кто до сих пор пишет в дневнике старую цифру) астрономы заявили об открытии девятой планеты Солнечной системы. Плутон, как ты помнишь, к глубокому разочарованию целых поколений, воспитанных на том, что в Солнечной системе 9 планет, было решено таковым не считать. Оказалось, что это очередной космический карлик, которых в Космосе пруд пруди. Только позволь внести одну поправку: Планета UB313 не была открыта. Учёные лишь предположили, что она есть, ибо наблюдать за ней невозможно ни через какой телескоп. Астрономы ориентируются только по реакции других планет – гравитационным полям, и всё такое. В орбитах других планет были найдены отклонения, которые можно связать с тем, что где-то там, в родной системе болтается ещё одно «дитя Солнца». В общем, СМИ, как всегда, поторопились. Они им говорят: «Планета теоретически может быть», – а те: «Так и запишем: открыли новую планету. Ещё добавим, что она населена разумной формой жизни, тогда вообще бомба будет! А на «Рен-тв» скажут, что населена она рептилоидами».
По такому случаю мы решили окунуться в дебри и узнать, какими способами учёные находят новые небесные тела.

Их не видно

Обнаружить такие чужие миры довольно тяжело, так как они находятся очень близко к ярким звездам, свет которых не позволяет видеть их. Современные средства астрономии, в частности телескопы, не позволяют увидеть такие маленькие и темные объекты, как планеты типа Земля. Пока с трудом удалось разрешить только Бетельгейзе и Миру.

Также, если экзопланета расположена достаточно далеко от своей родительской звезды, незначительный свет, который она отражает, будет слишком слабым, чтобы его можно было засечь даже с помощью самого огромного телескопа.
Поэтому методы обнаружения планет не могу быть прямыми. Они косвенные, то есть вполне может оказаться, что координаты планеты слегка смещены.

Транзитный метод

Разобрались с тем, что свет далёкой звезды иногда мешает увидеть малютку планету. Что же делать? Для этого нужно вычислить плоскость вращения планеты. Если она совпадает с плоскостью, на которой находятся наблюдатель и интересующая звезда, то при вращении планеты вокруг звезды она проходит (покрывает) диск звезды. При этом яркость звезды уменьшается. Ясно, что, учитывая редкость планет как таковых, вероятность того, что плоскость вращения планеты для нас удачна, уменьшает возможность обнаружения в сотни раз.

Сложно? Попробуем объяснить проще. Учёные измеряют изменение светимости звезды (ярче, не ярче – понятно?) во время транзита (собственно, отсюда название метода). Как ни странно, но именно с помощью таких, сугубо геометрических методов можно определить физические размеры этой планеты и даже ее физические свойства. Чем меньше свет, тем она больше. Всё логичнее, чем может показаться.
Однако метод крайне неточный. Во-первых, яркость звезды и сама по себе непостоянна, во-вторых, фиксирование изменения яркости некоей звезды в течение нескольких часов за некий период примерно в год на тысячные доли процента – сама по себе задача невероятно трудная.

Метод определения нейтронных звезд пульсаров и их планет

Метод сравнительно молодой и использующийся в основном для определения наличия планет рядом с пульсарами – быстро вращающимися экстремально плотными нейтронными звездами.
Суть дела такова: во время вращения планет звезды выделяют интенсивные радиационные излучения в виде лучей, которые похожи на лучи света маяка. Если Земля оказывается в том положении, когда на нее падает этот луч света, то земные наблюдатели могут заметить пульсацию энергии. Именно благодаря такой пульсации эти звезды получили свое название – пульсары.

Присутствие планеты на орбите звезды пульсара вызывает колебания ее света из-за гравитационных сил планеты, что влияет на «расписание» пульсации. Измерив изменчивость пульса, можно определить орбитальные характеристики и массу планеты.

Метод Доплера

Удаленные звезды действуют на планеты своими гравитационными силами, как НАТО на своих новых членов, таким образом удерживая их на орбите (боже мой, всё как в политике), но гравитация самих планет также заставляет их притягиваться к звезде. Если силы гравитации равны, два небесных тела вращаются вокруг одной и той же точки. Это как два магнита, положенных друг на друга и отталкивающихся друг от друга. Эта центральная точка будет находиться в определенном месте в зависимости от массы обоих объектов.

Звезда будет отходить от своего центра масс совсем немного, подобно тому, как отклоняется от центра спортсмен-метатель, когда делает оборот перед бросанием молота. Изучая свет, излучаемый звездой, мы можем заметить легкие движения и определить изменения положения спектральных линий. Измерение этих изменений позволяет определить приблизительную массу планеты. Этот метод обнаружения экзопланет называется Методом радиальных скоростей или Методом Доплера.

Гравитационное микролинзирование

Метод, который используется реже, чем чернокожие актёры получают «Оскар«, однако с его помощью было обнаружено несколько далёких планет и звёзд. Суть его проста, как две спички на столе. Возьмем две звезды. Одна звезда проходит перед другой, более отдаленной звездой. Гравитационное поле более близкой к нам звезды заставляет свет более дальней звезды как бы огибать ее, наподобие увеличительной линзы. В данном случае можно определить всплески светимости ближней звезды. Если возле ближней звезды имеется экзопланета, ее гравитация повлияет на эффект линзирования.

Телескоп «Кеплер»

Чуткий читатель скажет: «Родной BroDude, а что ты скажешь о «Кеплере?» Что мы скажем… Хороший телескоп, но не такой удобный, как могло показаться. Хотя агрегат собирали исключительно ради поиска землеподобных планет в обитаемой зоне звёзд, похожих на Солнце, обнаружили всего пять за пределами Солнечной системы, да и те под вопросом. Однако любой вопрос требует подтверждения, а это, как известно, дело времени.

Равно высокая чувствительность «Кеплера» как к малым, так и к большим планетам позволила ему открыть экзопланеты, названные Кеплер 4b, 5b, 6b, 7b и 8b. Называемые «горячими юпитерами» из-за больших масс и экстремальных температур, новые экзопланеты разнятся по размерам, начиная от близкой к размеру Нептуна и заканчивая гигантом вроде Юпитера. Их орбиты составляют от 3,3 до 4,9 дня. По оценкам учёных, температуры на поверхности планет составляют от 1500 до 2000 градусов Цельсия, они горячее твой подруги, горячее раскалённой лавы – слишком горячие, для того чтобы на них могла существовать жизнь в тех формах, в которых она нам известна.

Сейчас спутник наблюдает более 150000 планет и звезд. Будем надеяться, что хотя бы этому малютке удастся отыскать ту самую заповедную звезду, где живут братья по разуму.