Три приметы экзопланеты: Метод BEER
Планеты ничтожны по размерам по сравнению со своими светилами, поэтому их поиск за пределами Солнечной системы ведется косвенными методами. Один из них — транзитный метод, основанный на падении наблюдаемой яркости звезды в тот момент, когда её планета проходит между звездой и наблюдателем — позволил подтвердить существование 122 экзопланет. И более 2700 кандидатов ждут своей очереди.
Космический телескоп Kepler, обладающий достаточной чувствительностью, чтобы зафиксировать падение яркости в момент прохождения планеты на фоне звезды, как выяснилось, может быть использован и для поиска экзопланет другим способом. Алгоритм BEER (BEaming, Ellipsoidal, Reflection/emission modulations) основан на трех проявлениях взаимодействия планеты и её звезды:
1. В системе звезда-планета, вращающейся вокруг общего центра масс, происходит смещение относительно наблюдателя не только планеты, но и звезды. И это незначительное смещение можно зафиксировать по изменению светимости звезды за счет доплеровского усиления.
2. Гравитация планеты искажает форму звезды, поэтому с одной стороны её видимая поверхность (и светимость) будут больше, чем с другой.
3. Планета отражает свет своей звезды — пусть этот эффект незначителен, но его все же можно зафиксировать.
Изменения яркости, вызванные этими эффектами, чрезвычайно малы (порядка сотых долей процента), но возможностей Kepler хватило, чтобы обнаружить на их основании нового кандидата в экзопланеты — объект Kepler-76b. Последующие наблюдения подтвердили — планета действительно существует.
Kepler-76b вращается с периодом около 1,5 земных суток вокруг звезды в созвездии Лебедя на расстоянии около 2000 световых лет от Земли. Экзопланета в два раза превосходит Юпитер по массе, и на 25% — по диаметру. Она постоянно повернута к своей звезде одной стороной, как Луна к Земле. Температура на освещенной стороне приближается к 2000 °C. Высотные струйные течения в атмосфере планеты, переносящие тепло, чрезвычайно сильны, в результате чего её наиболее горячая точка находится не строго напротив звезды, а смещена на 16 тыс. км. Ранее такой эффект астрономам довелось наблюдать лишь однажды.
Хотя на современном уровне развития технологий новый подход позволяет обнаружить только крупные экзопланеты, значительно превосходящие по своим размерам Землю, он не лишен преимуществ: в отличие от метода радиальной скорости, для его использования не нужно знать точные спектральные характеристики звезды; также новый метод позволяет обнаружить экзопланеты, не перекрывающие диск своего светила во время вращения и потому невидимые для транзитного метода.
По материалам Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Tel Aviv University