Як астрономи відкривають нові планети?

Ви можете подумати, що для того, щоб знайти планету, що обертається навколо віддаленої зірки, обов’язково потрібно мати величезні телескопи, які будуть настільки потужними, що зможуть засікти навіть дуже тьмяні і дрібні деталі. Чому ж у такому разі не побудувати по-справжньому величезний телескоп, який міг би зробити величезну кількість відкриттів?

Виявити такі чужі світи досить важко, так як вони знаходяться дуже близько до яскравих зірок, світло яких не дозволяє бачити їх. Також, якщо екзопланета розташована досить далеко від своєї батьківської зірки, незначне світло, яке вона відображає, буде занадто слабким, щоб його можна було засікти навіть за допомогою найбільшого телескопа. Тому для того, щоб дійсно знайти планету, потрібно застосувати неймовірно винахідливу техніку. Тільки 7 відсотків екзопланет були відкриті за допомогою прямих спостережень.

Методи відкриття нових планет: метод Доплера

Дистанційні зірки діють на планети своїми гравітаційними силами, таким чином, утримуючи їх на орбіті, але гравітація самих планет також змушує їх притягатися до зірки. Якщо сили гравітації рівні, два небесних тіла обертаються навколо однієї і тієї ж точки. Ця центральна точка буде знаходитися в певному місці, в залежності від маси обох об’єктів.

Зірка буде відходити від свого центру мас зовсім небагато, подібно до того, як відхиляється від центру спортсмен-метальник, коли робить оборот перед киданням молота. Вивчаючи світло, що випромінюється зіркою, ми можемо помітити легкі рухи і визначити зміни становища спектральних ліній. Вимірювання цих змін дозволяє визначити приблизну масу планети. Цей метод виявлення екзопланет називається Метод радіальних швидкостей або Метод Доплера.

Астрометрія виступає доповненням цього методу, коли гравітаційні коливання занадто великі для телескопів, що не дозволяє побачити зміну положення зірки в той час, коли на її орбіті знаходиться екзопланета. Однак зміна положення зірки зазвичай настільки незначна, що використання цього методу виявляється проблематичним.

У випадку з “супер-Землею” HD40307g, ця екзопланета була відкрита за допомогою інструменту під назвою HARPS (англ. Europe’s High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), спектрографом, встановленим в Європейській обсерваторії Ла-Сілла в Чилі, який здатний відчути найслабші зміни зоряного спектру, таким чином, дозволяючи довести існування екзопланети в жилій зоні.

Нейтронні зірки пульсари і їх планети

У деяких особливих випадках схожий метод використовується для визначення наявності планет поруч з пульсарами – швидко обертаються з екстремально щільними нейтронними зірками. Під час їх обертання зірки виділяють інтенсивні радіаційні випромінювання у вигляді променів, які схожі на промені світла маяка. Якщо Земля опиняється в тому положенні, коли на неї падає цей промінь світла, то земні спостерігачі можуть помітити пульсацію енергії. Саме завдяки такій пульсації ці зірки отримали свою назву – пульсари.

Присутність планети на орбіті зірки пульсара викликає коливання її світла через гравітаційні сили планети, що впливає на “розклад” пульсації. Вимірявши мінливість пульсу, можна визначити орбітальні характеристики і масу планети.

Методи відкриття нових планет: Транзитний метод

В інших випадках орбіта екзопланети вибудовується так добре, що її можна спостерігати з вигідної позиції на Землі. Коли планета йде транзитом перед своєю батьківською зіркою, вона затуляє її світло, і земний спостерігач, бачачи зорю, може також в цей момент засікти і планету. Вимірявши зміну світності зірки під час транзиту планети, можна визначити фізичні розміри цієї планети і навіть її фізичні властивості. Ця техніка називається Транзитний метод.

Космічний телескоп НАСА “Кеплер” був сконструйований для того, щоб виявляти найменші коливання в світності зірок, коли екзопланети йдуть попереду них транзитом. В даний час за допомогою цього телескопа вдалося засікти вже близько 2300 екзопланет-кандидатів (хоча ці сигнали ще потрібно перевірити) на невеликій ділянці Чумацького Шляху.

У системах з безліччю планет дослідники використовують Метод варіації часу транзитів (TTV). Невеликі відхилення в орбітальних періодах показують наявність поблизу ще однієї планети, яка може бути невидима спостерігачеві.

Дуже рідко використовується метод гравітаційного мікролінзування, коли зірка проходить перед іншою, більш віддаленою зіркою. Гравітаційне поле більш близької до нас зірки змушує світло більш далекої зірки як би огинати її, на зразок збільшувальної лінзи. В даному випадку можна визначити сплески світності ближньої зірки. Якщо біля ближньої зірки мається екзопланета, її гравітація вплине на ефект лінзування.

Існують і інші непрямі методи виявлення екзопланет біля далеких зірок, але напевно вірним є пряме спостереження, яке поки залишається складним методом. З розвитком технологій в майбутньому, швидше за все можна буде спостерігати за екзопланетами безпосередньо, а поки ці світи ми можемо тільки малювати у своїй уяві.

За матеріалами: news.discovery.com

Поділитися новиною з друзями в соціальних мережах:



1 коментар до запису “Як астрономи відкривають нові планети?”

  1. Гоша коментує:

    Досить цікава інформація, особливо для людей, які полюбляють вивчати космос. Цю статтю я використав у своєму рефераті про екзопланети. Дякую.

Залишити коментар