Слайд 1Методы поиска экзопланет
Выполнил студент группы ТОП – 19 1/9
Кудря Александра
Слайд 2Существует три основных непрямых метода поиска экстрасолнечных планет, каждый из
которых основан на влиянии планеты на материнскую звезду. Они делятся
на:
метод радиальной скорости
метод с использование астрометрии
транзитный метод.
Все они имеют достаточно простое физическое обоснование, однако, учитывая малое влияние «легких» планет на массивную звезду, а также удаленность наблюдаемых объектов, поиск планет исключительно сложен и трудоемок. Особенно сложно искать планеты с земной поверхности, так как атмосфера вносит помехи в любые астрономические наблюдения. В связи с этим, планеты часто ищут с помощью орбитальных инструментов.
Слайд 3Существует несколько теоретических методов прямого наблюдения планет, и среди них
выделяются:
метод спектрального разделения энергии
поляриметрия
обнуляющая интерферометрия.
Слайд 4Метод радиальной скорости
Основывается на измерении радиальной (составляющей вдоль луча зрения)
скорости звезд. При этом свет от исследуемого объекта пропускается сквозь
призму и раскладывается в спектр.
Слайд 5Когда, вращаясь по орбите, звезда (или любой другой излучающий объект)
приближается к нам, то длины волн ее излучения уменьшаются, то
есть смещаются в синюю область спектра, а когда удаляется – длины волн увеличиваются, смещаясь в красную область спектра. Это явление называется эффектом Доплера, оно было открыто и обосновано астрономом К. Доплером в 1842 году.
Именно «хождение» спектральных линий звезды и говорит о том, что она вращается вокруг какого-то общего центра масс, а значит, рядом находится как минимум еще одно небесное тело. По амплитуде и периоду смещения линий астрономы могут определить массу планеты, радиус орбиты и период ее обращения.
Несмотря на кажущуюся простоту, этот метод, тем не менее, имеет ограничения. В частности, он не позволяет обнаруживать планеты земной массы. Даже самые совершенные спектрометры не могут фиксировать смещение менее 15 метров в секунду. Тело столь малой массы, как наша планета, заставляет Солнце смещаться всего на 10 сантиметров в секунду. Но, даже если бы спектроскопы и смогли обнаружить столь малое движение, это не спасло бы ситуацию – флуктуации атмосферы совершенно замаскировали бы отклонение звезды. Поэтому методом радиальной скорости обнаруживают лишь самые массивные планеты-гиганты, массой не менее Сатурна.
Слайд 6Астрометрия
По сути, это целый раздел астрономии, ответственный за установление наиболее
точной системы небесных координат. Зная расположение звезды относительно более удаленных
объектов, можно определить ее отклонение от исходного положения, поэтому этот метод похож на метод радиальных скоростей. Непосредственное вычисление смещения звезды требует прецизионной аппаратуры с длинной базой (то есть расстояние между связанными телескопами должно быть максимально возможным). С помощью наземных телескопов будто бы удалось обнаружить наличие планет у нескольких ближайших звезд. Однако ни одно из этих открытий не было подтверждено более поздними наблюдениями, тогда как приемники системы наведения FGS (Fine Guidance Sensors) космического телескопа Хаббл успешно обнаружили наличие планет у нескольких ближайших звездных систем. Применение астрометрии ограничено. Как правило, этот метод используется для весьма небольших по космическим меркам расстояний и звезд малой массы (карликов), так как они отклоняются планетами гораздо сильнее.
Очередная астрометрическая миссия ESA состоит в выводе на орбиту Gaia – космического телескопа, который начнет свою работу в 2011 году. Это инструмент сможет составить самую подробную карту звездного неба. Более того, планируется, что телескоп сможет обнаружить от 10 000 до 50 000 планет-гигантов. Отклонение звезд под действием сил гравитации планет земного типа и в этом методе, увы, не детектируется.
Слайд 7Транзитный метод
Один из перспективных методов обнаружения небольших по массе газовых
планет при их прохождении по звездному диску. В астрономии это
явление называется транзитом (в Солнечной системе для Земли транзитными являются Венера и Меркурий), поток излучения от звезды во время транзита планеты уменьшается, что можно зафиксировать современными телескопами. Если удаленная звезда затмевается планетой, подобной Юпитеру, то ее яркость уменьшается на 1%.
Иногда существование планеты, обнаруженной методом радиальной скорости, может быть подтверждено и транзитным методом. Таким примером может являться звезда HD 209458, известная как 51 Пегаса, вокруг которой обоими методами была обнаружена планета b-типа. Такие планеты называются также «горячими Юпитерами»: они являются газовыми гигантами и вращаются вокруг родительской звезды на низких орбитах.
Транзитный метод и метод радиальных скоростей взаимно дополняют друг друга и позволяют получить довольно точную информацию о массе и габаритах планеты, а также о характеристиках ее орбитального движения. К сожалению, транзитный метод используется только для обнаружения газовых гигантов, прохождение же маленьких каменистых планет земного типа зафиксировать практически невозможно.
Сегодня поиском планет транзитным методом занимается космический телескоп CoRoT (Convection Rotation and planetary Transits) – запущенный 27 декабря 2006 года именно с целью обнаружения экстрасолнечных планет.
