Доплеровская спектроскопия

Содержание

• Слайд 1

  выполнили: Кузнецова К. и Панфилова А., 11А

• Слайд 2

  Экзопланетами, или вне солнечными планетами называют планеты, которые не относятся к Солнцу. Они находятся вне пределов Солнечной системы, обращаясь вокруг своих собственных светил. Учеными на сегодняшний день открыто более 3 тысяч экзопланет. В нашей галактике экзопланет около 100 миллиардов, и из них планет, подобных Земле, может быть от 5 до 20 миллиардов

• Слайд 3

  Главным инструментом поиска внесолнечных систем планет на сегодняшний день служит спутник «Кеплер», имеющий сверхчувствительный фотометр. Его единственное предназначение – поиск планет у других звёзд, ведь экзопланета — надежда на то, что мы не одиноки во Вселенной. За четыре года работы телескопа обнаружено более 3500 кандидатов, из которых подтверждены 246 объектов. Некоторые из них имеют вполне земные размеры.

• Слайд 4

  Проще всего отыскать планеты, имеющие большую массу, ведь они сильнее меняют блеск своей звезды, когда проходят по диску. Это изменение блеска звезды и регистрирует аппарат «Кеплер», поэтому большинство открытых объектов массивнее Юпитера. Меньшая часть их по массе близка к Сатурну и лишь очень немногие подобны Земле. Если планета сильно удалена от своей звезды, опознать её уже практически невозможно…

• Слайд 5

  Методы поиска экзопланет.
  1 — непосредственное наблюдение

  Этот метод пока в перспективе, для современных телескопов заметить какой-либо объект, расположенный у светила, практически невозможно: оно затмевает его своим ярким светом. Сами же планеты являются тёмными объектами, испускающие лишь отраженный свет. К тому же, угловые расстояния планет чрезвычайно малы. Но уже проектируются приборы, – звёздные коронографы, – которые будут затемнять свечение звезды.

• Слайд 6

  Наблюдатель может понять, есть ли у звезды спутники, по изменению её яркости. Планета, проходя на фоне звезды, затмевает её свечение. Если параметры звезды и планеты 10:1, то яркость уменьшится на 1%. Однако, тот метод недостаточно эффективен — его использование подразумевает, что плоскость искомой планеты должна быть точно ориентирована на наблюдателя, то есть, на Землю.

• Слайд 7

  Каждая планета не только притягивается своим светилом, но и притягивает его сама. Конечно, это влияние мало, но всё же вызывает смещение звезды, и она описывает некую орбиту. Параметры орбиты зависят от пропорции масс объектов. Эти величины малы, но астрономы уже научились их регистрировать.

• Слайд 8

  Звезда, испытывая притяжение своего сателлита, перемещается по своей, малой орбите, со скоростью, что и планета вокруг него. Используя эффект Доплера, можно вычислить скорость приближения или удаления звезды к наблюдателю. Спектральный анализ позволяет отследить такие изменения.

• Слайд 9

  Для применения данного метода необходимо наличие между наблюдателем и исследуемым объектом еще одной звезды. Она своим гравитационным полем способна отклонить свет наблюдаемой звезды (получается своего рода линза). Если звезда-линза обладает планетами, то выявляется асимметрия ее блеска.
  Микролинзирование не вызывает никакого наблюдаемого искажения формы, но количество света, принимаемое наблюдателем от объекта фона, временно увеличивается. Линзирующим объектом могут быть звёзды Млечного Пути их планеты, а источником света — звёзды отдалённых галактик или квазары, находящиеся на ещё более далёком расстоянии.

• Слайд 10

  Крест Эйнштейна — четыре изображения далекого квазара обрамляют близкую галактику, служащую в данном случае гравитационной линзой
  *Кольцо Эйнштейна в радиодиапазоне

• Слайд 11

  Применяя радионаблюдения этих объектов, можно по специфическому характеру излучаемого сигнала определить наличие планет у пульсара.

• Слайд 12

  Самые интересные экзопланеты

  HD 188753 Ab — Это горячий газовый гигант. На небосводе этой планеты возможно лицезреть одновременно три солнца. Гигант обращается вокруг системы из трёх звёзд, и расстояние до него от Земли 149 световых лет.

• Слайд 13

  SWEEPS-10
  Самая скоростная из всех известных экзопланет. Местный год составляет всего 10 часов. Она отстоит от своего солнца на расстоянии 1,2 млн. км и имеет массу 1,6 масс Юпитера.

• Слайд 14

  Thank you for attention

Посмотреть все слайды

Метод транзита

Другим методом, который дал результаты в обнаружении экзопланет, является метод транзита, который в основном известен из-за космических миссий, таких какCoRoTа такжеKepler, Основы этой техники просты: если планета проходит перед звездой, на которой она вращается, интенсивность света, который принимается на Земле, увидит небольшую каплю.

Наблюдаемая капля света во время транзита

Наблюдая за изменениями яркости света звезды, вызванными транзитами планет, можно обнаружить экзопланеты. Хотя падение яркости зависит от относительного размера звезды и планеты, типичное количество оценивается в пределах от 0,01% до 1,7%. Продолжительность транзита также зависит от расстояния планеты от звезды и размера звезды.

У этой техники есть один очевидный недостаток: она применима только тогда, когда планетарная орбита планеты выровнена с нашей линией обзора, так что мы можем наблюдать, как планета блокирует часть света звезды.

Изменяющиеся наклонения орбиты определяют наблюдение планетарного перехода с Земли

Планета, вращающаяся вокруг звезды размером с Солнце на расстоянии Земля-Солнце (1 а.е.), будет иметь вероятность 0,47% перехода к наблюдаемому выравниванию. Поэтому можно было бы считать этот метод потенциально непрактичным и непродуктивным. Однако, сканируя звезды на больших участках неба, которые содержат несколько тысяч из них, можно, в принципе, найти внесолнечные планеты со скоростью, которая потенциально может превышать скорость метода радиальной скорости. Именно в этой надежде было начато много миссий, особенноKeplerмиссия. В декабре 2012 года с использованием этого метода было обнаружено 291 планета, и более 2000 экзопланет-кандидатов были найденыKeplerожидают подтверждения. Сегодня число подтвержденных планет составляет 2966 подтвержденных планет и 2428 кандидатов с использованием метода транзита.

Другим недостатком метода транзита является длительность времени, необходимого для подтверждения подлинности кандидатов на планеты. Действительно, наблюдения одного транзита недостаточно для того, чтобы полностью принять планету из-за высокого уровня ложных обнаружений. Следовательно, может потребоваться много лет для того, чтобы кандидат был утвержден в качестве внесолнечной планеты, так как нужно несколько раз ждать, пока он не окажется на орбите. Этот метод также более склонен к обнаружению больших планет с маленькими орбитами, обозначенными как Горячие Юпитеры, поскольку они проходят чаще и, следовательно, их легче обнаружить.

С другой стороны, одним из преимуществ метода транзита является то, что падение света дает оценку размера планеты. Но, безусловно, самым большим преимуществом является то, что мы можем определить состав атмосферы экзопланеты, который жизненно важен для определения ее способности к обитаемости. Когда планета проходит звезду, звездный свет проходит через атмосферу планеты до того, как достигает Земли, давая нам возможность определить, присутствуют ли в ней такие элементы, как кислород.

Падение в излучаемом свете звезды больше, когда планета, проходящая через нее, имеет атмосферу, поскольку элементы, присутствующие в ней, поглощаютнесколькосветовых волн в дополнение к тем, которые уже были заблокированы телом планеты Атмосфера планеты по существу действует как фильтр для световых волн звезды, блокируя некоторые и выпуская некоторые, в зависимости от атмосферных элементов.

Элементы, присутствующие в атмосфере, блокируют соответствующие им длины волн, которые приводят к появлению черных линий в спектре, и называютсялинии сорбции,

Пример абсорбционных линий

Каждый элемент связан с определенным набором длин волн, которые он блокирует из-за его химических свойств. Поэтому, когда мы находим линии поглощения в световом спектре звезды, у которой есть проходящая планета, мы знаем, что у рассматриваемой планеты есть атмосфера. Анализируя линии поглощения, мы можем определить химический состав атмосферы, взглянув на элемент (ы), соответствующий длинам волн. Если линии поглощения спектра звезды точно соответствуют спектру поглощения элемента, то это указывает на его наличие.

Линии поглощения в спектре звезды, совпадающей с линиями водорода, подтверждая ее присутствие

Например, найдя линии поглощения в спектре звезды, которые совпадают с линиями кислорода, мы можем определить, может ли экзопланета, вращающаяся вокруг нее, потенциально обитаема или нет.

Суть эффекта Доплера

Самый популярный и простой пример, объясняющий суть эффекта Доплера – неподвижный наблюдатель и машина с сиреной. Допустим, вы стоите на остановке. К вам по улице движется карета скорой помощи со включенной сиреной. Частота звука, которую вы будете слышать по мере приближения машины, не одинакова.

Сначала звук будет более высокой частоты, когда машина поравняется с остановкой. Вы услышите истинную частоту звука сирены, а по мере удаления частота звука будет понижаться. Это и есть эффект Доплера.

Эффект Доплера

Если у Кэпа спросят, кто открыл эффект Доплера, он не задумываясь ответит, что это сделал Доплер. И будет прав. Данное явление, теоретически обоснованное в 1842 году австрийским физиком Кристианом Доплером, было впоследствии названо его именем. Сам Доплер вывел свою теорию, наблюдая за кругами на воде и предположив, что наблюдения можно обобщить для всех волн. Экспериментально подтвердить эффект Доплера для звука и света удалось позднее.

Выше мы рассмотрели пример Эффект Доплера для звуковых волн. Однако эффект Доплера справедлив не только для звука. Различают:

• Акустический эффект Доплера;
• Оптический эффект Доплера;
• Эффект Доплера для электромагнитных волн;
• Релятивистский эффект Доплера.

Именно эксперименты со звуковыми волнами помогли дать первое экспериментальное подтверждение этому эффекту.

Ссылки [ править ]

1. ^ «Каталог» . exoplanet.eu/catalog/ . Проверено 16 февраля 2020 .
2. ↑ О. Струве (1952). «Предложение к проекту высокоточной работы над лучевыми скоростями звезд». Обсерватория . 72 (870): 199–200. Bibcode1952Obs …. 72..199S .
3. ^ a b c «Метод радиальных скоростей» . Интернет-энциклопедия науки . Проверено 27 апреля 2007 .
4. ^ A. Вольшчан (весна 2006). «Доплеровская спектроскопия и астрометрия — Теория и практика измерения орбиты планет» . ASTRO 497: Конспект лекций «Астрономия внесолнечных планет» . Государственный университет Пенсильвании . Архивировано из оригинального 17 декабря 2008 года . Проверено 19 апреля 2009 .
5. ^ «Руководство пользователя по продуктам архивных данных Элоди» . Обсерватория Верхнего Прованса. Май 2009 . Проверено 26 октября 2012 года .
6. ^ а б Мэр, Мишель; Queloz, Дидье (1995). «Компаньон массы Юпитера для звезды солнечного типа». Природа . 378 (6555): 355–359. Bibcode1995Natur.378..355M . DOI10.1038 / 378355a0 . ISSN 1476-4687 . OCLC 01586310 .
7. ^ RP Батлер ; и другие. (2006). «Каталог ближайших экзопланет» . Астрофизический журнал . 646 (2–3): 25–33. arXivastro-ph / 0607493 . Bibcode2006ApJ … 646..505B . DOI10.1086 / 504701 . Архивировано из оригинального 07.07.2007.
8. ^ Мэр; и другие. (2003). «Устанавливая новые стандарты с помощью HARPS» . ESO Messenger . 114 : 20. Bibcode2003Msngr.114 … 20M .
9. ^ «ЭСПРЕССО — В поисках других миров» . Centro de Astrofísica da Universidade do Porto. 2009-12-16. Архивировано из оригинала на 2010-10-17 . Проверено 26 октября 2010 .
10. ^ PC Грегори (2007). «Байесовская периодограмма Кеплера обнаруживает вторую планету в HD 208487». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 374 (4): 1321–1333. arXivastro-ph / 0609229 . Bibcode2007MNRAS.374.1321G . DOI10.1111 / j.1365-2966.2006.11240.x .
11. ^ Райт, JT; Марси, GW; Фишер, Д. А; Батлер, РП; Фогт, СС; Тинни, CG; Джонс, HRA; Картер, Б.Д .; и другие. (2007). «Четыре новых экзопланеты и подсказки о дополнительных субзвездных компаньонах для звезд-хозяев экзопланет» . Астрофизический журнал . 657 (1): 533–545. arXivastro-ph / 0611658 . Bibcode2007ApJ … 657..533W . DOI10.1086 / 510553 .
12. ^ PC Грегори (2007). «Байесовская периодограмма обнаруживает свидетельства существования трех планет в HD 11964». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 381 (4): 1607–1616. arXiv0709.0970 . Bibcode2007MNRAS.381.1607G . DOI10.1111 / j.1365-2966.2007.12361.x .
13. ^ Райт, JT; Upadhyay, S .; Марси, GW; Фишер Д.А.; Форд, Эрик Б.; Джонсон, Джон Ашер (2009). «Десять новых и обновленных многопланетных систем и обзор экзопланетных систем». Астрофизический журнал . 693 (2): 1084–1099. arXiv0812.1582 . Bibcode2009ApJ … 693.1084W . DOI10.1088 / 0004-637X / 693/2/1084 .
14. ↑ Weighing The Non-Transiting Hot Jupiter Tau BOO b , Флориан Родлер, Мерседес Лопес-Моралес, Игнаси Рибас, 27 июня 2012 г.
15. ^ a b «Планета найдена в ближайшей к Земле звездной системе» . Европейская южная обсерватория . 16 октября 2012 . Проверено 17 октября 2012 года .
16. ^ a b «ЭСПРЕССО и CODEX — новое поколение охотников за планетами на колесах в ESO» . Китайская академия наук . 2010-10-16. Архивировано из оригинала на 2011-07-04 . Проверено 16 октября 2010 .
17. ^ «51 Peg b» . Exoplanets Data Explorer.
18. ^ «55 Cnc d» . Exoplanets Data Explorer.
19. ↑ Endl, Майкл. «Метод Доплера, или определение радиальной скорости планет» . Техасский университет в Остине . Проверено 26 октября 2012 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
20. ^ «GJ 581 c» . Exoplanets Data Explorer.
21. ^ «альфа Cen B b» . Exoplanets Data Explorer.
22. ^ «Гребенка частоты лазера NIR для высокоточной доплеровской съемки планет» . Китайская академия наук . 2010-10-16 . Проверено 16 октября 2010 .[ мертвая ссылка ]

«Подозрительные объекты» Кеплера (KOI): планеты или нет?

Эта практика работала, пока количество затменных планет было невелико. Всё изменилось после запуска космического телескопа «Кеплер», который во время основного этапа своей работы непрерывно следил за полутора сотнями тысяч звёзд на площадке неба между созвездиями Лиры и Лебедя. При помощи «Кеплера» выявлено почти 9000 «подозрительных объектов», которые получили название KOI (Kepler Object of Interest). Очевидно, что проводить дополнительную независимую проверку удаётся лишь для некоторых из них.

• Во-первых, для большинства KOI она просто невозможна из-за их невысокой яркости.
• Во-вторых, даже если бы проверка была возможна в принципе, проведение 9000 высококачественных спектральных наблюдений было бы непозволительной роскошью.

Поэтому уже неоднократно предпринимались попытки каким-то образом выделять среди KOI «настоящие» планеты, опираясь только на уже имеющиеся данные. Полную уверенность в этом случае получить сложно, но можно, по крайней мере, оценить вероятность того, что данный кандидат является именно затменной планетой, а не чем-то ещё.

Для проверки многих KOI команда «Кеплера» использовала метод BLENDER. Он позволяет на основе детального моделирования кривой блеска установить, является ли исследуемый объект «блендой», то есть эффектом наложения KOI и другой системы, например, фоновой затменной переменной звезды.

В такой ситуации вы рискуете приписать вариации блеска KOI затмениям вращающейся вокруг него планеты и даже определить её параметры, тогда как на самом деле эти вариации принадлежат другой звезде. Метод BLENDER способен выявить такие случаи, но он достаточно ресурсоёмок, что делает невозможным его массовое применение.

При этом обилие планет «Кеплера» важно не только тем, что среди них могут попадаться какие-то интересные экземпляры для детального индивидуального изучения. Не менее (а может быть, и более) важна возможность исследовать статистические закономерности в ансамбле внесолнечных планет

А для статистических исследований не так уж необходимо точно определить статус каждого конкретного кандидата. Достаточно уверенности, что из полной выборки исключено подавляющее большинство ложных идентификаций (хотя, может быть, и не все).

История открытий

Количество экзопланет, открытых разными способами: Радионаблюдение пульсаров Метод радиальных скоростей Транзитный метод Метод синхронизации Визуальное наблюдение Гравитационное линзирование Астрометрический метод

Анимация хронологии открытия экзопланет. Цвет точки означает метод открытия. Горизонтальная ось — размер большой полуоси. Вертикальная ось — масса. Для сравнения белым цветом обозначены планеты солнечной системы

Солнечной системы

В конце 1980-х годов многие группы астрономов начали систематическое измерение скоростей ближайших к Солнцу звёзд, ведя специальный поиск экзопланет с помощью высокоточных спектрометров.

Впервые внесолнечная планета (Тадмор) была найдена канадцами Б. Кэмпбеллом, Г. Уолкером и С. Янгом в 1988 году у оранжевого субгиганта Гамма Цефея A (Альраи), но её существование было подтверждено лишь в 2002 году.

В 1989 году сверхмассивная планета (или коричневый карлик) была найдена Д. Латамом около звезды HD 114762 A. Однако её планетный статус был подтверждён только в 1999 году.

Первые экзопланеты — Драугр и Полтергейст — были обнаружены у нейтронной звезды Лич (PSR 1257+12), их открыл астроном Александр Вольшчан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва сверхновой.

В 1995 году астрономы Мишель Майор (Michel Mayor) и Дидье Келос (Didier Queloz) с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды Гельвеций (51 Пегаса) с периодом 4,23 сут. Планета Димидий, вызывающая покачивания, напоминает Юпитер, но находится в непосредственной близости от светила. В среде астрономов планеты этого типа называют «горячими юпитерами».

В дальнейшем путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) было обнаружено несколько сотен экзопланет.

В августе 2004 года в системе звезды Сервантес (μ Жертвенника) была обнаружена первая планета — горячий нептун Кихот. Она обращается вокруг светила за 9,55 суток, на расстоянии 0,09 а. е., температура на поверхности ~ 900 K (+626 °C), масса ~ 14 масс Земли.

Первая сверхземля, обращающаяся вокруг нормальной звезды (а не пульсара), была обнаружена в 2005 году около звезды Глизе 876. Её масса — 7,5 масс Земли.

В 2004 году было получено первое изображение (в инфракрасных лучах) кандидата в экзопланеты у коричневого карлика 2M1207.

13 ноября 2008 года впервые удалось получить изображение сразу целой планетной системы — снимок трёх планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799 в созвездии Пегаса. Это первая планетная система, открытая у горячей белой звезды раннего спектрального класса (А5). Все открытые ранее планетные системы (за исключением планет у пульсаров) были обнаружены вокруг звёзд более поздних классов (F-M).

13 ноября 2008 года также впервые удалось обнаружить планету Дагон вокруг звезды Фомальгаут путём прямых наблюдений.

В 2011 году Дэвид Беннетт из Университета Нотр-Дам (Индиана, США) объявил на основе наблюдений 2006—2007 годов на 1,8-метровом телескопе Университетской обсерватории Маунт-Джон в Новой Зеландии об открытии с помощью метода микролинзирования 10 одиночных юпитероподобных экзопланет. Правда, две из них могут быть высокоорбитальными спутниками ближайших к ним звёзд.

В сентябре 2011 года было объявлено об открытии двух экзопланет KIC 10905746 b и KIC 6185331 b любителями астрономии в рамках проекта Planet Hunters, предназначенного для анализа данных собранных телескопом «Кеплер». При этом упоминалось о 10 кандидатах в планеты, но на тот момент только два из них с достаточной степенью уверенности определялись учёными как экзопланеты. Планеты были найдены добровольными участниками проекта среди данных, которые профессиональные астрономы по тем или иным причинам отсеяли и если бы не помощь добровольцев, то эти планеты вероятно остались бы неоткрытыми.

5 декабря 2011 года телескопом Кеплер была обнаружена первая сверхземля в обитаемой зоне — Kepler-22 b.

20 декабря 2011 года телескопом Кеплер у звезды Кеплер-20 были обнаружены первые экзопланеты размером с Землю и меньше — Kepler-20 e (радиусом 0,87 земного и массой от 0,39 до 1,67 масс Земли) и Kepler-20 f (0,045 массы Юпитера и 1,03 радиуса Земли).

Авторское представление о транзите планеты GJ 1214b перед своей звездой

красного карлика.

Космологическое красное смещение

Космологическое красное смещение

В отличие от доплеровского красного смещения, возникающего из-за собственного движения галактик относительно нас, космологическое возникает из-за расширения пространства. Как известно, Вселенная равномерно расширяется по всему своему объёму. Поэтому чем дальше друг от друга две галактики, тем с большими скоростями они разбегаются друг от друга. Так каждый мегапарсек между галактиками каждую секунду удалят их друг от друга примерно на 70 километров. Это величина называется постоянной Хаббла. Что интересно, изначально сам Хаббл оценил свою постоянную в целых 500 км/с на мегапарсек.

Это объясняется тем, что он никак не учитывал то, что красное смещение любой галактики складывается из двух разных красных смещений. Помимо того, что галактиками движет расширение Вселенной, они также совершают собственные движения. Если релятивистское красное смещение имеет одинаковое распределение для всех расстояний, то доплеровское принимает самые непредсказуемые расхождения. Ведь собственное движение галактик внутри их скоплений зависит лишь от взаимных гравитационных воздействий.

Что такое эффект Доплера простыми словами

Эффект Доплера говорит о том, что волновые характеристики изменяются при движении источника их распространения относительно наблюдателя. Или наоборот, когда движется приемник. 

Главное, исключить состояние покоя, он действует только в изменяющейся среде.

Любая волна имеет длину или расстояние между гребнями. При приближении к источнику ее распространения требуется меньше времени, чтобы добраться до наблюдателя. Д

ругими словами, длина ее уменьшается или за секунду пройдет больше пиков. Именно из-за этого увеличивается частота. Она определяется по простой формуле, представляющей собой отношение скорости волны к ее длине.

Если переложить теорию на звук, то удаление от места его распространения приводит к уменьшению его силы, он становится более тихим. Приближение же вызывает увеличение громкости, что также связано с изменением частоты звуковой волны. 

Австрийский ученый связал акустические и оптические явления. Природа волн не меняется. Это утверждение привело к более широкому применению открытого метода.

Эффект Доплера можно объяснить и электромагнитными волнами, разные длины которых заставляют видеть отличные друг от друга цвета:

• при приближении к источнику спектр смещается к фиолетовому оттенку, который вызывают короткие волны;

• при нахождении на дальнем расстоянии отчетливо виден красный цвет, отличающийся большей длиной волны.

Можно рассмотреть как пример движение машины с включенным проблесковым маячком. Обычно изменение его цвета не заметно. Хотя автомобиль сначала приближается, а затем удаляется. Но если бы он двигался со скоростью, приближенной к скорости света, то спектр мигающей лампочки при близком нахождении к наблюдателю сместился бы в синюю сторону, а при удалении стал бы красным.

Сейчас существует обратный эффект Доплера, работающий на основе искусственно созданного материала. Это кристалл, обладающий отрицательным коэффициентом преломления и выполняющий роль призмы. Когда свет проходит через него, при уменьшении расстояния он смещается к красному спектру, при отдалении – приближается к синему.

Методы поиска экзопланет

1. Метод Доплера — спектрометрическое измерение радиальной скорости звезды. Это самый распространённый метод. С его помощью можно обнаружить планеты с массой не меньше нескольких масс Земли, расположенные в непосредственной близости от звезды, и планеты-гиганты с периодами до примерно 10 лет. Планета, обращаясь вокруг звезды, как бы раскачивает её, и мы можем наблюдать доплеровское смещение спектра звезды. Этот метод позволяет определить амплитуду колебаний радиальной скорости для пары «звезда — одиночная планета», массу планеты, период обращения, эксцентриситет и нижнюю границу значения массы экзопланеты . Угол между нормалью к орбитальной плоскости планеты и направлением на Землю современные методы измерить не позволяют. На ноябрь 2011 года этим методом зарегистрировано 647 планет.
2. Транзитный метод связан с прохождением планеты на фоне звезды. В этот момент светимость звезды уменьшается. Метод позволяет определить размеры планеты, а в сочетании с методом Доплера — плотность планет. Дает информацию о наличии и составе атмосферы. Следует понимать, что этим методом можно обнаружить лишь те планеты, орбита которых лежит в одной плоскости с точкой наблюдения. На ноябрь 2011 года обнаружено 185 планет.
3. Метод гравитационного микролинзирования. Между наблюдаемым объектом (звездой, галактикой) и наблюдателем на Земле должна быть другая звезда (она выступает в роли линзы), фокусирующая своим гравитационным полем свет наблюдаемой звёздной системы. Если у звезды-линзы есть планеты, то появляется асимметричная кривая блеска и возможно отсутствие ахроматичности. У этого метода крайне ограниченное применение. Метод чувствителен к планетам с малой массой, вплоть до земной. На сентябрь 2011 года было открыто 13 планет.
4. Астрометрический метод. Основан на изменении собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. С помощью астрометрии были уточнены массы некоторых экзопланет, в частности, Эпсилона Эридана b. Будущее этого метода связано с орбитальными миссиями, такими, как SIM.
5. Радионаблюдение пульсаров. Если вокруг пульсара вращаются планеты, то излучаемый сигнал имеет осциллирующий характер. Мощные направленные пучки излучения образуют в пространстве конические поверхности. Если на такой поверхности окажется Земля, тогда возможно зарегистрировать данное излучение. На март 2010 года у двух пульсаров найдено пять планет (3+2).
6. Прямое наблюдение . Существует метод получения прямых изображений экзопланет посредством изолирования их от света звезды. Наиболее ярким примером такого метода является изображение четырёх планет системы HR 8799. Этот метод лучше всего работает для горячих и удалённых (~ 10-100 а.е.) от своей звезды планет. Эти планеты горячи из-за остаточного тепла от их образования. Поэтому прямое изображение тяготеет к выбору молодых звёзд. Предполагается, что космический телескоп имени Джеймса Вебба благодаря огромному зеркалу 6,5 м и высокой разрешающей способности, будет способен напрямую обнаруживать экзопланеты, а также подробно изучать состав их атмосфер.

Кратко об авторе физического явления

Кристиан Доплер – австрийский физик, астроном и математик. Он занимался исследованиями в области оптики и акустики. Участвовал в создании дальномера, определяющего расстояния до предметов. Прибор ценен в геодезии, используется при фотографировании.

Доплер изучал микроскопы, теорию цветов. Он наблюдал за движением волн на воде и сделал предположение, что подобным закономерностям подчиняются изменения в воздухе. Ученый опирался на теорию, доказывающую, что свет влияет на восприятие цветов.

Свет представляет собой электромагнитную волну, от длины которой зависят видимые человеком тона и оттенки. Это помогло ему сделать открытие о том, что близкое нахождение у источника света приводит к увеличению частоты волны. Соответственно, при отдалении она уменьшается.

Поиск экзопланет

• Год открытия первой экзопланеты: 1992 год
• Название первой открытой экзопланеты: PSR 1257+12B
• Число обнаруженных экзопланет: 4173 (и это не конец)

Причина того, что долгое время экзопланеты практически не исследовались, заключается в том, что планеты светят отраженным светом, и поэтому они не такие яркие, как звезды. Кроме того, они расположены близко к звездам, а потому исходящий от них свет теряется в излучении материнских звезд. Один астроном сравнил поиск экзопланет с поиском праздничной свечи, находящейся в Бостоне, при помощи телескопа, расположенного в Вашингтоне! Так что открытию экзопланет предшествовала разработка новых наблюдательных техник.

Успешным, зарекомендовал себя метод обнаружения экзопланет, известный как спектрометрическое измерение лучевой, или радиальной, скорости звезд. Чтобы понять, как это работает, представьте, что вы наблюдатель, находящийся за много световых лет от Солнечной системы. Мы привыкли думать, что Солнце неподвижно, в то время как планеты движутся вокруг него по своим орбитам. Но в действительности Солнце тоже перемещается, реагируя на гравитационное притяжение со стороны планет. Например, если бы Юпитер во время ваших наблюдений находился между вами и Солнцем, то Солнце бы немного сместилось в вашем направлении. С другой стороны, если бы Юпитер был позади светила, Солнце немного удалилось бы от вас. Таким образом, за 10 лет наблюдений вы бы увидели, что звезда то удаляется от вас, то приближается к вам снова. Это движение может быть обнаружено по доплеровскому сдвигу в излучении, испускаемом звездой, оно голубеет, когда источник света приближается к вам, и краснеет, когда он от вас удаляется. Так что хотя вы и не можете видеть Юпитер непосредственно, вы можете догадаться о его существовании по его влиянию на Солнце.

Экзопланета с кольцами и спутником в представлении художника.

Довольно странно, что первая обнаруженная экзопланета тот редкий экземпляр, что обращается вокруг пульсара в созвездии Дева. Вероятно, она сформировалась уже после того, как ее материнская звезда взорвалась как сверхновая. Довольно быстро, в 1995 году, последовало еще одно открытие планеты, обращающейся вокруг звезды в созвездии Пегас. Это стало началом целой эры подобных находок. Сначала открытия делались неспешно, по нескольку в год, но с развитием технологий темп ускорился. Нам известно уже более 4000 кандидатов в экзопланеты вокруг других звезд, и некоторые астрономы предсказывают, что их число приблизится к десяткам тысяч, когда данные, собранные зондом «Кеплер», будут проанализированы.

Как находят планеты

Существует два способа найти планету:

1. Посмотреть на звезду, колеблющуюся под действием гравитации планеты.

1. Посмотреть на звезду, яркость которой падает, когда проходящая перед ней планета затмевает ее.

Планеты зоны Златовласки и зоны непрерывного обитания

Если жизнь зародилась на дне земных океанов, то логично бы было предположить, что больше шансов найти жизнь на тех планетах, на которых в течение длительного времени существуют поверхностные океаны. Эта идея привела ученых к мысли о зоне непрерывного обитания, которая охватывает область вокруг звезды, где температуры планет могут оставаться в интервале между точками кипения и замерзания воды на протяжении миллиардов лет. В нашей планетной системе, например, только Земля находится в такой зоне.

Землеподобные планеты, находящиеся в схожих зонах их звезд, часто называют планетами зоны Златовласки, потому что они, как овсяная каша из известной детской сказки, «не слишком горячи и не слишком холодны, а в сааамый раз». Таких планет обнаружено множество. Первой была Кеплер 186f (название говорит о том, что это пятая планета, обнаруженная на орбите 186-й звезды в каталоге экзопланет, открытых обсерваторией «Кеплер»). Эти планеты, скорее всего, в первую очередь исследуют с помощью современных систем, о которых ниже.

Открытия последних лет — это только начало

Не так давно был сделан целый ряд открытий в области обнаружения экзопланет. В конце 1995 г. два швейцарских астронома из Женевской
обсерватории сообщили об открытии планеты в районе звезды 51 созвездия Пегаса.
Эта звезда, похожая на Солнце, относится к спектральному типу G-2. Она имела колебания
радиальной скорости около 50 м/с, что свидетельствовало о нахождении поблизости от неё планеты, равной по массе Юпитеру, с периодом обращения вокруг звезды,
равным чуть больше 4 суток. Планета находится от звезды на расстоянии 7 миллионов км, в 8 раз ближе, чем Меркурий от Солнца. В принципе, такая ситуация
не вписывается в рамки нормы, учитывая теоретические обоснования ученых-астрономов о том, что планеты, близкие по размерам к Юпитеру, не
образуются вблизи центральных звёзд. Ранее считалось, что только планеты, небольшие по габаритам, типа планет земной группы, могут формироваться в таких
условиях. Но вполне возможно, что придется многое пересмотреть в теории образования планетарных систем в целом и Солнечной системы в частности. Пока это
лишь начало. С 1996 г. до конца 2007 г. было открыто около двухсот пятнадцати звёзд с гипотетическими планетами. Сейчас – ещё больше.

Можно смело предположить, что лет через двадцать у нас будут точные данные о существовании планетарных систем, аналогичных нашей, возможно,
мы сможем вести за ними наблюдения с помощью мощнейших телескопов, которые пока находятся в стадии разработки. Интересно — существуют ли планеты, похожие на
нашу Землю, и, если да, имеется ли на них Жизнь?