Приямвада Натараджан - Карта Вселенной [Главные идеи, которые объясняют устройство космоса]

В 1995 г. два швейцарских астронома, Мишель Майор и Дидье Келоз, случайно обнаружили первую планету за пределами нашей Солнечной системы, вращающуюся вокруг звезды 51 созвездия Пегаса на расстоянии примерно 51 светового года от нас. Планета обращалась вокруг своего светила примерно за четыре дня на расстоянии до своего Солнца, меньшем в шесть раз, чем от Меркурия до нашего Солнца. Она оказалась неожиданно массивной, и ее масса составляла почти половину массы Юпитера, «бегемота» планетной линейки в нашей Солнечной системе. Эта планета около звезды 51 Пегаса оказалась первой в списке целого класса экзопланет, названных позднее «горячие Юпитеры», которые отличаются большой массой и вращаются в опасной близости от своего светила.

Любая планета сама по себе не излучает свет, который можно было бы заметить при сравнении со звездой. Она просто отражает свет, исходящий от родительской звезды. Кроме проблемы выявления такого слабого источника света яркое излучение звезды еще и затушевывает изображение планеты, дополнительно ухудшая ее обнаружение. По этим причинам астрономы наблюдали непосредственно лишь немногие из таких планет и редко могут отличить ее свет на фоне родительской звезды.

Для изучения экзопланет астрономы обычно используют непрямые методы исследования, основанные на гравитационных эффектах, подобных тем, что были разработаны для изучения темной материи и черных дыр. Некоторые из этих методов оказались очень эффективными и успешными. Самой распространенной стратегией поиска экзопланет — особенно типа «горячие Юпитеры» — оказалось измерение радиальной скорости, то есть колебаний звезды под воздействием притяжения планеты-компаньона с последующей проверкой астрономическими наблюдениями с Земли при помощи телескопов. Вот как этот метод работает: звезда, «приютившая» планету, будет реагировать на гравитацию планеты движением по крошечной орбите. Это приведет к обнаруживаемым малым изменениям скорости звезды, которые можно измерить по небольшим изменениям ее радиальной скорости по отношению к Земле. Такие отклонения могут быть измерены по доплеровскому сдвигу в спектре звезды. Этот метод не зависит от расстояния до звезды, но для поиска планет с меньшей массой, которые производят меньшие колебания, требуются данные более высокой точности. Поэтому описанный метод обычно применяют лишь при изучении достаточно близких к нам звездных систем, расположенных на расстояниях около 160 световых лет или меньше. В обычный телескоп нельзя одновременно следить за несколькими звездами, однако применение описанного выше метода в случае «горячих Юпитеров» позволяет проводить измерения на расстояниях в несколько тысяч световых лет. Метод удобнее использовать для обнаружения массивных планет, близких к своим звездам. Еще легче обнаружить планеты, обращающиеся вокруг звезд с небольшой массой, поскольку в этом случае гравитационные эффекты проявляются сильнее. Кроме того, звезды с небольшой массой обычно вращаются медленнее. Быстрое вращение звезды приводит к искажению спектральных линий, что осложняет их регистрацию. По данным измерений радиальной скорости можно определить массу планет. «Горячие Юпитеры» легче всего обнаружить благодаря таким колебаниям, поэтому неудивительно, что к данному классу относились все обнаруженные этим методом экзопланеты, включая упомянутые выше первые, зарегистрированные Майором и Келозом. Сейчас считается, что планеты типа «горячие Юпитеры» формируются не там, где мы их наблюдаем — около родительской звезды, а на больших расстояниях от нее и лишь позднее мигрируют внутрь системы, ближе к звезде. Обычно температура этих горячих, раздувшихся газовых планет-гигантов выше, чем на Венере, что делает их совершенно непригодными для известных нам форм жизни.

С повышением точности измерений астрономы научились регистрировать все более слабые колебания скорости звезд и постепенно выявлять экзопланеты со все меньшими массами. Первоначально такой «охотой» занимались две конкурирующие группы. В первую входили два упомянутых швейцарца, а во вторую — группа из Калифорнийского университета в Беркли, возглавляемая Джеффри Марси. Обе группы проводили мониторинг ближайших звезд, измеряя их скорости почти 20 лет. Важным достижением в этом направлении стало обнаружение группой Беркли первой многопланетной системы вокруг Ипсилон Андромеды на расстоянии около 44 световых лет от нас. К настоящему времени нашли четыре планеты, вращающиеся вокруг системы из двух звезд. Все эти планеты по размерам сравнимы с Юпитером.