Поиск планет за пределами Солнечной системы с помощью обычных способов наблюдения очень сложен. Это связано с тем, что планеты практически не излучают свет и заметны только по отраженному свете звезды. Также они находятся рядом со звездой, которая очень ярко светит и перекрывает слабое сияние планет. Добавляет сложности проблема атмосферной турбулентности, которая сильно усложняет измерения для наземных телескопов.
Из-за всех этих причин поиск планет за пределами Солнечной системы начал осуществляться только в конце двадцатого века, благодаря новым методам и приборам исключительной точности.
Метод радиальной скорости
Метод радиальной скорости основан на возмущениях, которые планета вызывает при движении своей звезды. Подобно тому как звезда оказывает гравитационное воздействие на планету, та создает равную и противоположную силу на звезду. Звезда намного массивнее планеты, поэтому влияние обратной силы чрезвычайно слабое.
Изменение положения звезды под действием гравитационного воздействия невелико и сейчас сложно его заметить. Метод радиальной скорости направлен на измерение небольших изменений скорости звезды, а не её положения.
Для достижения желаемого результата очень хорошо подходит. эффекта ДоплераИзменения скорости звезды по направлению к нам приводят, благодаря эффекту Доплера, к небольшим смещениям длины волн видимого спектра звезды. Теоретически достаточно идентифицировать определенные линии этого спектра и наблюдать изменения их длины волны со временем, чтобы выявить наличие гравитационного возмущения другим телом.
Эти колебания всегда весьма незначительны и как правило становятся заметными лишь при существенных действиях планеты. гравитационные возмущенияМетод лучевой скорости пригоден для обнаружения массивных планет типа газовых гигантов только в случае, если они обращаются вокруг звезды ближе, чем Меркурий к Солнцу. При соблюдении этих условий высокоточное спектроскопическое наблюдение может выявлять планеты и давать сведения о их массе и орбите.
Метод транзита
Второй основной метод обнаружения экзопланет — наблюдение за возможным транзитом, то есть проходом планеты точно между звездой и Землёй по её орбите. Прохождение планеты не наблюдаемо из-за огромных расстояний, но… видимая яркость звездыИз-за временного затемнения небольшой части поверхности происходит незначительное сокращение.
Данный метод выявляет массу и орбиту планеты с большей точностью, нежели предшествующий. Это даёт возможность рассчитать размер планеты: чем она обширнее, тем сильнее наблюдается кратковременное затемнение её блеска.
К сожалению, метод транзита способен выявить только планеты, которые проходят точно между своей звездой и Землей, что случается нечасто. Метод также ограничен довольно большими планетами, поскольку маленькая планета, подобная Земле, не вызовет падения яркости, которое легко обнаружить в настоящее время.
Эффект гравитационного микролинзирования
Классический эффект гравитационной линзы наблюдается, когда близкая звезда движется между Землей и звездой, расположенной дальше от нас. Свет от далекой звезды отклоняется при прохождении через поле тяготения ближайшей звезды, в соответствии с общей теорией относительности. Это может вызвать оптические явления, например, появление нескольких изображений удаленной звезды или рост ее видимости.
Реже встречается ситуация, когда ближайшая к нам звезда имеет планету, способную отклонять свет. Тогда анализ итогового изображения позволяет обнаружить искажения, вносимые планетой, что косвенно указывает на её наличие.
Эффект гравитационного микролинзированияМетод вычисляет массу планеты и её приблизительное расстояние до звезды. Для него требуется идеальное выравнивание двух звёзд, поэтому его применение ограничено. Вместе с тем, он позволяет обнаруживать планеты, которые меньше и дальше от своей звезды, так как не зависит от гравитационных возмущений или измерения светимости.