Читать «Далёкие сёстры Земли» онлайн - страница 2

КАК ОТКРЫВАЮТ ЭКЗОПЛАНЕТЫ?

Существует несколько способов. Наиболее простых — два. Первый: наблюдение лучевых скоростей звёзд. Способ известен давно, но раньше с его помощью искали не экзоплане-ты, а тёмные объекты звёздной массы в двойных системах. Ещё полвека назад астрофизики могли измерять лучевые скорости с точностью до нескольких километров в секунду. Этого было недостаточно, чтобы обнаружить экзопланету, масса которой невелика по сравнению с массой звезды, а поле тяжести очень слабо влияет на движение звезды, определяемое по смещению спектральных линий в результате эффекта Доплера^*.

____________________

[^* Эффект Доплера — изменение длины волны излучения вследствие движения источника излучения относительно наблюдателя (или движения наблюдателя относительно источника).]

Прохождение экзопланеты GJ 1214 b перед своей звездой в художественном изображении.

Принцип, однако, одинаков: неважно, что искать — невидимую звезду или планету, в обоих случаях тяготение невидимого тела заставляет звезду двигаться неравномерно. Перемещаясь по орбите вокруг общего центра масс, она то удаляется от наблюдателя, то приближается к нему. Линии в её спектре смещаются (из-за эффекта Доплера) то в более длинную сторону, когда звезда удаляется, то в более короткую, когда звезда приближается. Эффект этот связан с периодом обращения двух тел — видимой звезды и тёмного объекта — вокруг общего центра масс.

Если известна масса видимой звезды, то по величине смещения линий, зная период обращения, можно определить массу невидимки. Чем больше смещение линий, тем массивнее невидимка. Естественно, большее смещение измерить легче и, значит, более массивное невидимое тело обнаружить проще. А чем меньше период обращения, тем легче наблюдать — не нужны очень длительные экспозиции. Если период составляет десятки суток, то, чтобы его зафиксировать, наблюдать нужно хотя бы пару сотен дней. Используя метод измерения лучевых скоростей, астрономы нашли множество двойных звёздных систем, а когда техника наблюдений позволила определять очень небольшие изменения скорости (метр в секунду и даже меньше), стало возможно открывать экзопланеты. Так была обнаружена уже упомянутая массивная планета в системе 51 Пегаса.

Гораздо больше экзопланет нашли с помощью другого метода: не по изменениям скорости движения звезды, а по изменению её видимого блеска. Если в системе есть планета, то может случиться, что, двигаясь по орбите, она окажется на какое-то время точно между наблюдателем и звездой. Так, Венера и Меркурий время от времени проходят перед солнечным диском, и это можно видеть даже без телескопа, если воспользоваться закопчённым стеклом. Конечно, планета по размерам много меньше звезды и затмевает лишь очень незначительную её часть. Но сейчас можно обнаруживать изменения яркости звезды на очень малые доли процента, чем астрофизики и воспользовались. Легче обнаружить планеты, близкие к звезде. Во-первых, они затмевают бульшую часть звезды, яркость её во время прохождения планеты перед звёздным диском уменьшается на бульшую величину. Во-вторых, как и в случае измерения лучевых скоростей для близких к звезде планет, не нужны длительные сеансы наблюдений: период в несколько часов заметить проще, чем период в несколько десятков дней.