ОТ НАБЛЮДЕНИЙ ЗВЕЗД
ДО НАБЛЮДЕНИЙ ПЛАНЕТ У ЗВЕЗД

Борислав Славолюбов

Ранние представления.
Возрождение. Рождение европейской науки.
Классическая астрономия.
Появление астрофизики.
Физика обгоняет астрономов.
Первые открытия внесолнечных планет.
Триумф спектрального анализа.
Далекие затмения.
Будущие успехи в окрестностях Солнечной системы.
Что нас ждет в будущем?

РАННИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Мысли о существовании планетных систем, подобных нашей, возникли у человечества значительно раньше конца 20 века. Считается, что греческие атомисты в 5 веке до нашей эры стали первыми, кто предположил множественность миров во Вселенной. Письменных источников древнее, к сожалению, не сохранилось.

Миры возникают следующим образом: много тел всех видов и форм бесконечно двигаются в пространстве, сближаясь друг с другом и участвуя в отдельном водовороте, в котором они сталкиваются и расходятся, разделяясь, повторяя весь путь снова:
Левкипп (~480-420 до н.э.)

Хотя большинство античных философов пытались понять формирование планет в пределах нашей собственной системы, считая, что она является единственной и уникальной во Вселенной, среди них были и те, кто рассматривал возможность бесконечного числа миров, не похожих друг на друга.

В некоторых мирах нет ни Солнца, ни Луны, в других они больше, чем в нашем мире, а в других их большее количество. В некоторых местах есть большее количество миров, а других меньшее количество, (:), в некоторых частях они возникают, в других нет. Есть миры без животных и растений и без воды.
Демокрит (~460 - 370 до н.э.)

Есть бесчисленные миры, и подобные нашему, и отличные от него. Если число атомов бесконечно, как было уже доказано, (...), то не существует никаких препятствий тому, что и число миров бесконечно.
Эпикур (341-270 до н.э.)

К несчастью, идеи атомистов значительно опередили свое время. Работа авторитетного греческого ученого Аристотеля затмила их рассуждения. Аристотель утверждал геоцентричность Вселенной, то, что Земля является центром, единственным миром с жизнью - в противоположность небесной "хрустальной" сфере с отверстиями-звездами в ней.

Число миров не может быть больше, чем один.
Аристотель (384-322 до н.э.)

Идеи Аристотеля совместно с геоцентрической системой Птолемея были приняты христианскими схоластами как истина, подобная Священному писанию. Более тысячи лет сама мысль о существовании других планетных систем считалась невозможной и "греховной". Тех же взглядов держался и мусульманский мир в странах Востока.

ВОЗРОЖДЕНИЕ. РОЖДЕНИЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ НАУКИ

Первым, кто выступил против незыблемости теории геоцентризма, был Николай Коперник. В 1543 году он опубликовал свою главную работу "Об обращении небесных сфер". Коперник считал, что из отсутствия видимых параллаксов у звезд следует, что звезды очень далеки, значительно дальше планет, обращающихся вокруг Солнца, но и он считал их частью небесной сферы.
Его современник Джордано Бруно пошел дальше.

Джордано Бруно (1548-1600)

Вселенная бесконечна: У нее нет и не может быть единого центра. Звезды - это другие солнца, отнесенные от нас на огромные и при этом разные расстояния. В небе - бесчисленные звезды, созвездия, солнца и земли, чувственно воспринимаемые; разумом мы заключаем о бесконечном числе других. Следовательно, кроме видимых небесных светил есть еще много космических объектов, неизвестных нам. Вокруг других звезд-солнц тоже вращаются планетные системы, подобные нашей. Планеты в отличие от звезд светят не своим, а отраженным светом. Солнце, как и планеты, вращается вокруг оси - всеобщее движение есть закон Вселенной. В Солнечной системе помимо шести известных планет есть еще планеты, невидимые глазом в силу их удаленности от нас. Миры - планеты и солнца - находятся в вечном изменении и развитии, рождаются и умирают. Меняется и поверхность Земли - за большие промежутки "моря" превращаются в континенты, а континенты - в "моря". Наконец, жизнь есть не только на Земле, она распространена во Вселенной, формы ее бесконечно разнообразны, так же многообразны условия на разных планетах. Жизнь во Вселенной неизбежно порождает и разум, причем разумные существа других планет совсем не должны походить на людей - ведь Вселенная бесконечна, и в ней есть место для всех форм бытия.

Джордано окончил жизнь в пламени костра на площади Цветов в Риме в 1600 году. И сейчас, спустя четыре сотни лет, человечество наблюдениями подтверждает истинность его утверждений, выведенных одной силой мысли.

КЛАССИЧЕСКАЯ АСТРОНОМИЯ В 17-18 ВЕКЕ

Телескоп Галилея (1564-1642) показал иллюзорность понятия "хрустальной небесной сферы": яркие звезды теряли кажущиеся размеры и становились точками. Дальнейшее совершенствование оптической техники и появление рефлекторов в 17-18 веках позволило обнаружить в Солнечной системе значительное число спутников и одну новую планету - Уран. Гершель (1750-1822) не только открыл Уран, но и, исследуя видимые двойные звезды, доказал в 1803 году, что несколько десятков из них являются физически двойными. В 1846 году теоретическое предсказание планеты Нептун стало триумфом закона Всемирного тяготения Ньютона.
Уже тогда некоторые астрономы, в их числе Христиан Гюйгенс, пытались обнаружить внесолнечные планеты в телескоп!
Важным достижением стало обнаружение Галлеем в 1718 г собственных движений звезд. Хотя первый каталог звезд составил еще Гиппарх, лишь Эдмунд Галлей первый обнаружил значительные расхождения между координатами ярких звезд в древних и текущих каталогах. Это говорило как о движении самих звезд, так и о движение Солнечной системы в пространстве. Уже в 1783 году тот же Гершель определил по собственным движениям 13 звезд апекс (точку направления движения) Солнечной системы - созвездие Геркулеса. Повышение точности измерений координат позволило решить один из самых главных вопросов в астрономии - определить расстояние до звезд. Еще Гершель полагал, что абсолютная яркость звезд одинакова и равна солнечной, и их видимая яркость зависит напрямую от расстояния, то есть Сириус - самая близкая к Солнечной системе звезда. В 1837 Струве определил расстояние для Веги, в 1838 Бессель - для 61 Лебедь, и, наконец, Гендерсон - для альфы Центавра. Как и предполагали к тому времени, расстояние даже до ближайших звезд измерялось несколькими световыми годами. В 1844 году Бессель, построив траектории движения ярких звезд Сириуса и Проциона, обнаружил, что они являются не прямыми, а волнистыми линиями, и предсказал существование у них невидимых спутников. Открытые у Сириуса (Кларком в 1862) и у Проциона (в 1896) слабые звезды-спутники оказались первыми представителями нового класса звезд - белых карликов, выгоревших "остатков" нормальных звезд.

ПОЯВЛЕНИЕ АСТРОФИЗИКИ

На смену традиционным методам исследования в 19 веке пришла астрофизика. Еще в конце 17 века Ньютон, разложив солнечный луч призмой, получил спектр и открыл инфракрасные лучи. Создав первый спектроскоп, Ньютон изучил спектр Солнца, пламени свечи и Сириуса (найдя его похожим на солнечный спектр).
Его идеи значительно опередили свое время. Лишь в 1802 году английский физик Волластон (1766-1828), открывший годом ранее ультрафиолетовые лучи, обнаружил в солнечном спектре узкие темные линии. Однако Волластон не обратил на это внимание. В 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунберг (1787-1826) интерпретировал линии, как следствие поглощения лучей газами солнечной атмосферы. В середине 19 века, соотнеся полосы со спектрами известных элементов, удалось достаточно точно определить химический состав Солнца, а элемент гелий в солнечном спектре (1868) обнаружили гораздо раньше, чем на Земле (1895).
После Солнца спектроскопия была применена к звездам. В 1863-1868 году Анджело Секки (1818-1878), изучив спектры 4 тысяч звезд, разделил их на 4 класса. Эта классификация стала основной вплоть до Гарвардской, созданной в начале 20 века.
В 1842 году Доплер теоретически обосновал эффект, позднее названым его именем: частота звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, зависит от скорости приближения или удаления их источника. В 1868 году Хеггинс, применив этот метод, измерил лучевую скорость Сириуса. Она оказалась близкой к 8 км в секунду по направлению к Солнцу. Это позволило, совмещая данные о собственных и лучевых скоростях звезд, определять полные вектора пространственной скорости звезд.
Используя доплеровский метод, удалось сделать ряд значительных открытий.
В 1889 году Пикеринг (1846-1919) обнаружил периодическое раздвоение линий в спектре Мицара. Он правильно интерпретировал это явление как очень тесную пару звезд, не различимую в телескоп. Измеряя лучевые скорости звезд-компаньонов, стало возможным определить и период вращения пары, и большую полуось. А Белопольский (1854-1934) применил метод для измерения скорости вращения планет Солнечной системы.
Изобретение фотографии Дагером в 1839 году и применение ее для астрономии, значительно улучшило чувствительность астрометрических и спектроскопических методов. К концу 19 века фотография почти полностью вытеснила человеческий глаз.
Неоценим вклад фотографии в области изучения переменных звезд. Переменность некоторых звезд была замечена еще в древности. Телескопические наблюдения сначала не внесли заметного вклада в их изучение. И лишь точно измеряя фотометрическую яркость звезд специальными приборами - фотометрами, стало возможным многократно увеличить число известных переменных звезд.

ФИЗИКА ОБГОНЯЕТ АСТРОНОМОВ

В первой половине 20 века, используя ядерную физику и квантовую механику, ученым удалось объяснить механизм свечения звезд, а затем описать их эволюцию. Значительно увеличив собирающие площади телескопов (диаметр главных зеркал возрос с 1 до 6 метров) удалось достигнуть пределов наблюдаемой Вселенной. В середине века астрономия становится всеволновой; появляются радиотелескопы и космические обсерватории. Именно в это время были открыты пульсары, квазары, реликтовое излучение, гамма-всплески, удалось найти доказательства существования черных дыр.
Выход человечества в космическое пространство позволил приступить к детальному изучению Солнечной системы.

Запуск АМС "Вояджер-2", исследовавшей сразу все газовые планеты в Солнечной системе, две - впервые.

Еще в конце 18 века Кант и Лаплас пришли к выводу, что планеты образовались из горячей газовой туманности. В 20-годы 20 века Джеймс Джинс выдвинул гипотезу об образовании планет из вещества Солнца, выброшенного из-за близкого прохождения другой звезды. И, наконец, в 40-х годах Отто Шмидт выдвинул гипотезу, ставшую общепризнанной: об образование Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел - планетезималей в процессе холодной аккреции.
В 1983 году была запущенна инфракрасная обсерватория IRAS. С ее помощью было обнаружено значительное количество очень молодых звезд, окруженных густыми газопылевыми оболочками. Кроме того, многие известные звезды, такие как Вега или бета Живописца, оказались яркими инфракрасными источниками. Это привело к выводу, что вокруг этих звезд существуют газопылевые протопланетные диски.

ПЕРВЫЕ ОТКРЫТИЯ ВНЕСОЛНЕЧНЫХ ПЛАНЕТ

В восьмидесятых годах прошлого века была совершена первая серьезная попытка поиска планет у одной из ближайших звезд - Летящей звезды Барнарда. Эта звезда, открытая в 1916 году американским астрономом Барнардом, обладает самым большим собственным движением (более 10 угловых секунд в год) и является второй по близости к Солнечной системе после системы альфы Центавра. Она идеально подходила для поиска планет астрометрическим способом. Анализируя фотопластинки, сделанные с 1938 года по 1962 год, Питер Ван де Камп объявил о существовании планеты, в 1,6 раза тяжелее Юпитера с периодом обращения в 24 года. Затем, расширив диапазон изученных архивных фотоснимков до 1916 года, он заявил о двух планетах с массой порядка массы Юпитера. Однако уже в 1973 году другие астрономы усомнились в этом, не обнаружив никаких колебаний в траектории звезды. Оппоненты Ван де Кампа интерпретировали колебания на фотоснимках как искажения, вызванные модернизацией телескопа. Ван де Камп до самой смерти в 1995 году был уверен в своей правоте, он посвятил звезде Барнарда более 40 лет своей жизни и изучил несколько десятков тысяч снимков с ее изображением. В 1995 году Гатевуд установил, что вокруг звезды нет планет тяжелее 10 масс Юпитера. Позднее космический телескоп имени Хаббла провел очень точные (до 0,001 угловой секунды) астрометрические измерения звезды Барнарда и Проксимы Центавры, не выявив никаких колебаний. Тогда и стало ясно, что наземные и неспециализированные космические обсерватории не способны обнаружить этим способом планеты даже около ближайших звезд.

Радиотелескоп в Аресибо (Пуэрто-Рико), расположенный в кратере потухшего вулкана

Открытия экзопланет в начале 90-х годов пришли совсем с неожиданной стороны. Еще в начале 60-х, после появления первых мощных радиотелескопов, были обнаружены высокочастотные точечные источники радиоизлучения. Их назвали пульсары. Довольно быстро пульсары отождествили с нейтронными звездами. Испускающие мощные потоки релятивистских частиц и жесткого излучения, они являются одним из самых неблагоприятных мест для жизни в нашей Галактике. Однако у пульсаров имеется одно уникальное свойство. Они обладают необычайно стабильной частотой импульсов. Измеряя очень малые периодические изменения частоты импульсов в течение несколько месяцев или лет, можно так точно измерить лучевую скорость пульсара, что реально зафиксировать колебания, вызванные влиянием на пульсар объектов с массой, даже меньшей, чем масса Луны! В 1991 году американский астроном Александр Вольжан, анализируя несколько месяцев измерения периодичности пульсара PSR 1257+12 на радиотелескопе в Аресибо, пришел к выводу, что он окружен как минимум тремя планетами с массами в несколько масс Земли, и большими полуосями до 1 астрономической единицы. Очень точно измерив параметры системы, радиоастрономы впервые зафиксировали резонансные явления, наблюдаемые до этого только в Солнечной системе. В начале 2005 года было объявлено об открытие четвертого компонента этой системы, находящегося на орбите с большой полуосью до 4 а.е. и массой менее массы Цереры. Планетные системы пульсаров являются, по-видимому, очень редким явлением: кроме системы пульсара PSR 1257+12, был обнаружен только один газовый гигант у PSR B1620-26 b, называемый еще Мафусаилом. Большая полуось его орбиты составляет 23 а.е.(примерно соответствует орбите Урана в Солнечной системе).

ТРИУМФ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Еще в 1952 году Отто Струве опубликовал работу, в которой он обратил внимание на преимущества поиска планет у звезд с помощью спектроскопии, а также на возможность независимого подтверждения планеты, если она проходит между звездой и наблюдателем, путем точного измерения яркости звезды.
Однако понадобилось еще несколько десятилетий, что бы его идеи были реализованы на практике. В 1987 году американские астрономы Джоф Марси и Поль Батлер в Ликской обсерватории начали многолетние наблюдения 120 близких звезд типа Солнца или более холодных. Постепенно точность измерений ими лучевых скоростей достигла 3-4 метров в секунду. Но они изначально совершили крупную ошибку: считая, что орбиты экзопланет должны быть похожи на орбиты планет Солнечной Системы, они отбрасывали возможные периоды колебаний менее, чем один месяц, как шумы или ошибку, ожидая периоды около 10 лет. В середине 90-х годов американские исследователи расширили выборку звезд до 1330.
Значительно позже, с1993 года, к исследованиям подключились европейцы. Мишель Майор и Дидье Келос из Женевы на 1,93 метровом телескопе Обсерватории Верхнего Прованса (Франция) решили измерить лучевые скорости около сотни звезд до 8 звездной величины с точностью до 15 метров в секунду. Начав в сентябре 1994 года наблюдения звезды 51 Peg, они обнаружили колебания почти в 60 метров в секунду с очень коротким периодом - всего 4 дня! 6 октября 1995 астрономы объявили о своем открытии, после чего несколько недель продолжались ожесточенные дискуссии о реальности такого типа объектов. Дж. Марси и П. Батлер подтвердили это открытие, обнаружив те же самые колебания в своих наблюдениях. Для них лично это было тяжелым разочарованием, так как они обнаружили свою первую планету лишь 30 декабря 1995 года. Уже первые три открытых газовых гиганта ошеломили теоретиков. Так, рядом со звездой 51 Peg была обнаружена планета с минимальным расстоянием до звезды ("горячий юпитер"), планета у звезды 70 Vir имела значительный эксцентриситет орбиты ("эксцентричный водный гигант"), и лишь орбита у 47 UMa b была похожа на орбиты планет в Солнечной Системе. Это дало повод усомниться в прежних теориях о происхождении планетных систем. Была выдвинута гипотеза о миграции газовых гигантов во внутренние области с течением времени. Ее сторонники полагают, что газовые гиганты, сформировавшиеся на расстояниях в несколько а.е. от звезды, в течение последующих десятков миллионов лет мигрируют внутрь планетной системы, рассеивая планетозимали протопланетного диска (планетозимали при этом оказываются на дальних орбитах или вообще покидают планетную систему). Однако недавно теории миграции был нанесен сильный удар - летом 2005 года был открыт "горячий юпитер" внутри тесной тройной системы звезд. Возможно, это говорит о том, что горячие юпитеры формируются изначально на близких к звезде орбитах. С другой стороны, сторонники теории миграции считают, что данная тройная система образовалась уже после формирования планеты путем гравитационного захвата (что тоже не исключено).
Подробнее про теорию миграции можно прочитать здесь.

Мишель Майор и Дидье Келос в своей обсерватории (слева направо), и колебания планеты у 51 Peg, обнаруженные ими (рисунок справа).

Между тем поток открытий новых газовых гигантов не иссякал. В январе 1998 года начала свою работу группа Англо-Австралийского телескопа. Используя 3,9 метровый телескоп в Австралии, астрономы группы исследовали около 200 близких звезд солнечного типа до 8 звездной величины, находящихся на южном небе. Их программа рассчитана до 2010 года, и уже принесла значительные результаты: в тесном сотрудничестве с Ликской обсерваторией было открыто несколько десятков планет. Спустя десятилетие после открытия первой внесолнечной планеты у нормальной звезды удалось достичь минимального порога масс для планет в 30-40 масс Земли и максимального периода обращения в 10 лет. Было открыто около 120 газовых гигантов.

Джоф Марси - руководитель Калифорнийской группы.

В 2004 году, используя новые спектрографы, удалось повысить точность измерения лучевых скоростей до 1 метра в секунду, что позволило сразу открыть совершенно новый класс объектов - так называемые "горячие нептуны" с массами порядка 15 масс Земли. В августе 2004 года свои открытия одновременно опубликовали и европейские, и американские астрономы. Европейские исследователи использовали спектрограф HARPS, установленный на 3,6 метровом телескопе в Ла-Силла. Американцы использовали телескоп Hobby-Eberly (HET) в обсерватории Мак-Дональд (Техас). Используя также и астрометрические данные Хаббловского космического телескопа, что позволило определить наклон планетной системы к лучу зрения, они открыли четвертую внутреннюю планету в уже известной системе 55 Cancri. Спустя год количество "горячих нептунов" достигло десятка. А летом 2005 года группа Дж. Марси объявила об открытии планеты массой около 7 масс Земли. Эта планета стала первой, которая, по-видимому, имеет твердую поверхность и относится к так называемому классу "суперземель". Для обнаружения этой планеты у звезды Glise 876, рядом с которой уже было открыто два газовых гиганта, использовали телескоп Кек на Гавайских островах. Но на этом американские исследователи останавливаться не собираются, следующий их шаг - глубокая модернизация 2,4-метрового телескопа в Ликской обсерватории и создание так называемого "Обнаружителя скалистых планет" (RPF). Он должен обнаружить 5-20 планет с массой, близкой к массе Земли, вокруг звезд, выбранных в качестве целей для будущих космических обсерваторий NASA - SIM и TPF. В настоящее время заканчивается монтаж оборудования, и хотя проект имеет некоторые проблемы с финансированием, ожидается, что телескоп приступит к работе в декабре 2005 года. По-видимому, он станет первым проектом для изучения планет земной массы у обычных звезд. В течение месяца каждую ночь телескоп будет непрерывно изучать одну из соседних звезд, чтобы обнаружить минимальные колебания спектральных линий йода, и должен открыть каменные планеты в радиусе до 0,2 астрономических единиц от звезды.
Сайт проекта: http://exoplanets.org/rpf.html

ДАЛЕКИЕ ЗАТМЕНИЯ

Кроме доплеровской спектроскопии существуют еще несколько методов обнаружения планет, которые также принесли свои плоды, хотя и не такие впечатляющие.
Наибольший вклад дал поиск так называемых "транзитов" - затмений звезд их планетами. Этот метод очень результативен, особенно при совмещении с методом лучевых скоростей. Первые "транзиты" были открыты для планет, уже обнаруженных спектральным методом. Первый такой транзит был найден у звезды HD 209458 (планета Озирис) в 1999 году. Благодаря этому впервые удалось определить среднюю плотность "горячего юпитера". Кроме поиска транзитов по "следам" спектроскопических наблюдений, в середине 90-х годов возникла идея поиска транзитов на "площадях". Метод заключается в фиксировании одновременно с большой точностью яркости большого количества звезд, например в направление центра нашей Галактики или Магеллановых облаков. Самой известной такой программой стала программа OGLE. Используя несколько телескопов, расположенных в Южном полушарии, за несколько лет удалось зафиксировать несколько десятков периодических "затмений" звезд. Но лишь в 2002 году впервые удалось подтвердить "транзит" спектроскопическим методом. С тех пор OGLE достоверно открыл всего лишь 5 "горячих юпитеров". В 2003 году начался проект SuperWASP, цель которого отснять все небо, используя две обсерватории, и произвести поиск транзитных планет с периодом до недели у звезд до 13 звездной величины. На данном этапе пока идет накопление данных. Также с 2003 года действует программа STARE. Она началась с обследования небольшими телескопами около 12 тысяч ярких звезд на площади в 36 квадратных градусов, из них было найдено 16 "подозрительных" звезд. После тщательного измерения их лучевых скоростей в 2004 году была открыта планета TrEs-1.

"Транзит" "горячего юпитера" в представлении художника.

К сожалению, современное состояние наземной фотометрии позволяет фиксировать лишь "горячие юпитеры". В ближайшее время, возможно, удастся пронаблюдать и первый транзит "горячего нептуна". Это сразу позволит определить среднюю плотность этого типа планет и понять их внутреннюю структуру.
Однако транзитные методы станут ключевыми в будущих проектах поиска землеподобных планет у близких звезд. Первые специализированные космические обсерватории Corot (ESA) и Kepler (NASA), которые планируется запустить в 2006 и 2008 году, будут искать "транзиты" у десятков и сотен тысяч слабых звезд (до 18 звездной величины). У Corot поиск планет будет совмещен с наблюдением переменности звезд и исследованием их атмосфер и ограничен поиском лишь "горячих юпитеров". Кеплер будет заниматься исключительно экзопланетами. Будучи выведенным на гелиоцентрическую орбиту для более точной ориентации в пространстве, он в течение 4 лет будет сканировать один и тот же участок неба, следя с высокой точностью (до 0,001 звездной величины) за яркостью 200 тысяч звезд. Чувствительности Кеплера достаточно для регистрации даже таких небольших планет, как Марс, а длительности наблюдений хватит для поиска планет с периодами до 1,75 лет. На сегодняшний день опытным путем установлено, что около 8 % звезд имеют газовые гиганты с радиусами орбит до 4 астрономических единиц, а для тех же "горячих нептунов" и "суперземель" статистики еще недостаточно. Поэтому крайне важно понять, как много звезд, похожих на Солнце, имеют планеты с массой, близкой к земной, в так называемой "зоне обитаемости", то есть там, где существуют наиболее благоприятные климатические условия для жизни. Сейчас принято, считать, что эта цифра близка к 10%, но если данные Кеплера покажут, что эта цифра значительно меньше, то придется серьезно пересмотреть программы следующих миссий.

БУДУЩИЕ УСПЕХИ В ОКРЕСТНОСТЯХ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Следующими после "транзитных" планируются астрометрические миссии, Gaia (ESA) и SIM (NASA). Они будут выведены в космос в 2009-2011 годах. Их основная задача - измерения параллаксов у миллиарда звезд и картографирование всей Галактики. Поиск планет является для них второстепенной задачей, однако их вклад, возможно, будет решающим. Gaia сможет обнаружить большинство коричневых карликов и газовых гигантов. Космический инфракрасный интерферометр SIM дополнительно проверит несколько сотен близких звезд в радиусе 30 световых лет на наличие планет земной группы для последующих более детальных исследований.

Космический инфракрасный интерферометр (SIM)

Все перечисленные выше методы являются косвенными, однако прямые, фотографические методы очень сложно применить к экзопланетами. Если бы Юпитер находился на орбите одной из близких звезд, то его блеск был бы равен 24-26 звездной величины. И хотя телескопы с такой чувствительностью появились уже в конце 20 века, обнаружить его было бы невозможно: отраженный свет планеты затмевается светом звезды, которая ярче ее в сотни миллионов раз. В инфракрасных лучах ситуация ненамного лучше, разница яркостей составляет сотни тысяч раз, и лишь совсем недавно астрономы научились получить фотографии сравнительно ярких коричневых карликов.
Сначала наземные и космические телескопы могли разглядеть лишь очень яркие протопланетные диски (как у бета Живописца), или коричневые карлики. Хаббл в 1995 году сфотографировал обнаруженный ранее астрометрическими наблюдениями коричневый карлик у звезды Glieze 623 массой всего в 40 масс Юпитера.
Однако с введением более крупных телескопов (до 10 метров в диаметре) и применением адаптивной оптики, возможности обсерваторий возросли. В начале 2004 году телескопу VLT (Чили) впервые удалось получить фотографию спутника у звезды 2M 1207 (красный карлик). Вскоре это открытие подтвердили и наблюдения на инфракрасной камере Хаббла. Его массу оценивают в 5 масс Юпитера, а радиус орбиты в 55 а.е. Затем удалось обнаружить еще несколько таких объектов, все они имеют массу в несколько раз больше, чем у Юпитера, и орбиты в десятки а.е. С введением новых оптических интерферометров и стратосферной обсерватории SOFIA в следующие несколько лет станет возможным разглядеть газовые гиганты и на более тесных орбитах. Несомненно, одной из самых перспективных целей подобных наблюдений станет газовый гигант, расположенный в 3 астрономических единицах от одной из ближайших к нам звезд - Эпсилон Эридана

Первое изображение планеты, полученное VLT 10 сентября 2004 года.

Следующим этапом прямого изучения экзопланет станут космические миссии TFP и Darwin. Используя технологии нуль-интерференции и звездной коронографии, эти миссии должны получить первые изображения похожих на Землю планет, найденных другими космическими миссиями. В более отдаленной перспективе стоит проект Planet Imager, задача которого получить изображения планеты размером с Землю с расстояния в 10 парсек размером 25 на 25 пикселей.

ЧТО НАС ЖДЕТ В БУДУЩЕМ?

Если запланированные космические миссии состоятся в срок, через 10-15 лет будет известно о нескольких планетах, на которых могут быть благоприятные условия для существования жизни. А еще через 5-10 лет будут получены их изображения и определен химический состав атмосфер. Это позволит с высокой долей вероятности найти похожие на Землю планеты, с такой же температурой, составом атмосферы, наличием большого количества воды на поверхности.
Однако это очень оптимистический вариант: возможны серьезные проблемы с финансированием исследовательских программ. Если современные наземные спектроскопические и транзитные программы стоят десятки миллионов долларов, то первые космические транзитные миссии обойдутся уже в несколько сотен миллионов долларов, а космические интерферометры - в миллиарды. Поэтому в любой момент бюджет этих проектов, даже утвержденных, могут частично или полностью сократить и пустить на другие нужды.

Использованные источники:
1. Энциклопедия внесолнечных планет
2. Википедия (на русском, английском и французском языках)
3. Энциклопедия для детей Т.8. Астрономия - 2 издание Издательство Аванта +
4. Planet Quest

наверх

к оглавлению