Планета почти у Солнца

Сделан снимок планеты вокруг звезды, подобной Солнцу

Получено первое в истории изображение планеты вокруг звезды, подобной Солнцу. Астрономы определяют параметры обнаруженного объекта и ждут новых подобных открытий в ближайшее время.

Методы поиска внесолнечных планет

Астрономам известны пять основных методов обнаружения внесолнечных планет.
Во-первых, это метод прямых наблюдений - мы можем элементарно увидеть планету рядом с другой звездой, подобно тому, как видим планеты нашей звёздной системы. Сделать это очень сложно из-за гигантского контраста яркости между звездой и планетой. Лишь в ноябре 2008 года была опубликована пара работ, в которых планеты были обнаружены этим методом. И даже в этом случае молодые планеты были найдены не по отражённому свету звезды, а по собственному тепловому свечению.
Во-вторых, это доплеровский метод: измеряя смещение линий различных элементов в спектре звезды, астрономы могут заметить периодические изменения её скорости, связанные с обращением светила вокруг центра масс системы звезда-планета. Этот метод особо чувствителен к массивным планетам, расположенным рядом со своими светилами. При этом желательно видеть орбиту системы «с ребра» - в противном случае никаких изменений скорости не будет. Этим методом были открыты большинство внесолнечных планет. Его небольшая модификация - измерение моментов прихода импульсов от пульсаров - работает для этого типа небесных объектов.
Третий метод - астрометрический: астрономы измеряют смещение положения звезды, также вызванное её обращением вокруг общего с планетой центра масс. Выглядит такое смещение, как «виляние» звезды в стороны от средней траектории её перемещения по небу относительно более далёких звёзд. Этот метод также чувствителен к массивным спутникам звезды, однако расположенным, напротив, на относительно большом от неё расстоянии. Кроме того, он работает лишь для близких звёзд. Пока таким методом открывались лишь спутники-звёзды, планеты слишком маломассивны, чтобы вызвать заметное смещение.
Четвёртый метод - метод транзитов. Астрономы следят за блеском большого количества звёзд. Если плоскость орбиты планеты пересекает диск звезды, будут происходить регулярные «частные затмения» или прохождения планеты по диску звезды. Хотя заметить крохотный диск планеты на неразличимом в телескоп диске звезды нельзя, блеск звезды чуть ослабнет. Этот метод чувствителен к крупным спутникам, однако требует, чтобы мы смотрели на систему «с ребра»: в противном случае затмений не будет. Данным методом большинство внесолнечных планет открывается в настоящее время.
Пятый метод - гравитационное линзирование. Если звезда с планетой проходит перед какой-то далёкой звездой, блеск последней будет увеличиваться за счёт эффекта гравитационного линзирования. Наличие планеты чётко отметится на кривой блеска в виде дополнительного пика. Так были открыты несколько планет массой, близкой к массе Земли. Кроме того, возможны различные вариации этого метода - например, можно наоборот, искать планету у звезды-источника с помощью расположенной на луче зрения звезды-линзы. Недостаток этого метода - единичность каждого события. Поймав одно событие гравитационного линзирования, от данной звезды-линзы, следующего события нужно ждать очень долго.

Число известных экзопланет (планет у других звезд, кроме Солнца) увеличивается постоянно и на данный момент уже превышает четыреста. Большинство из них определяется косвенным методом, то есть путем исследований, в ходе которых обнаруживаются доказательства присутствия массивного тела около центральной звезды. Но бывает и так, что астрономам удается планету вокруг звезды увидеть, благо мощные современные телескопы позволяют получать качественные снимки далеких объектов с высоким разрешением.

Одной из таких «увиденных» планет является планета, которая вращается вокруг звезды GJ 758, что находится в созвездии Лиры на расстоянии 50 световых лет от Солнечной системы. Звезда GJ 758 принадлежит спектральному классу G, к которому, как известно, относится и наше Солнце. Тем интереснее открытие международной группы астрономов, которые с помощью расположенного на Гавайях восьмиметрового японского телескопа Subaru смогли получить изображение планеты. Результаты работы будут опубликованы во втором декабрьском номере журнала Astrophysical Journal Letters.

Этот объект, получивший название GJ 758 B, по многим параметрам является первой ласточкой в исследовании экзопланет. Например, это первая планета, которая вращается вокруг звезды, подобной Солнцу, изображение которой удалось получить напрямую.

Кроме того, это самая холодная планета, обнаруженная у подобной Солнцу звезды.

Для того, чтобы увидеть слабую точку, которая является планетой GJ 758 B, сотрудникам обсерватории пришлось сделать множество снимков с помощью недавно пущенного в эксплуатацию прибора HiCIAO (High Contrast Coronagraphic Imager — высококонтрастная система формирования изображения с коронографом). Этот прибор предназначен для поиска экзопланет, с его помощью проводятся снимки окрестностей звезды (путем затемнения яркой центральной области, где и находится звезда), кроме того, использованы достижения адаптивной оптики для устранения «размытости» изображения вследствие прохождения излучения через атмосферу Земли. В результате специальной методики сложения кадров на итоговом изображении планета оказалась вполне неплохо видна, несмотря на яркое излучение центральной звезды. Более того, на этом же изображении выделяется еще один объект, получивший обозначение GJ 758 C, который, возможно, является еще одной планетой и располагается немного ближе к центральной звезде.

До этого астрономы смогли снять изображение только десяти экзопланет.

«Удивительно, как быстро этот инструмент оказался на переднем фронте науки. Думаю, это только начало того, что удастся сделать с помощью него», — сказал о приборе HiCIAO специалист NASA по экзопланетам Марк Кухнер.

Среднее расстояние от планеты GJ 758 B до звезды составляет порядка 30 астрономических единиц, то есть сопоставимо с радиусом орбиты планеты Нептун в Солнечной системе. Но если температура поверхности Нептуна составляет порядка минус 200 градусов Цельсия, то у GJ 758 B она значительно выше и является положительной, 200–300 градусов Цельсия. Ученые предполагают, что планета еще находится в стадии формирования, в результате которой происходит сжатие планеты и превращение гравитационной энергии в тепловую.

В связи с этим существует достаточно правдоподобная версия, что GJ 758 B является не планетой, а коричневым карликом.

То есть субзвездным объектом, в котором идут термоядерные реакции, но которые, в отличие от нормальных звёзд, не могут компенсировать потерю энергии на излучения и относительно быстро замедляются, со временем превращаясь в планетоподобные объекты.

В связи с тем, что возраст объекта неизвестен точно, существует неопределенность в оценках массы планеты. Если эта планета или коричневый карлик существует 700 млн лет, то ее масса составляет порядка 10 масс самой крупной планеты Солнечной системы Юпитера. Если же планете 8,7 млн лет от роду, то она в 40 раз превышает Юпитер по массе.

«Это принципиально новая работа, ведь одной из текущих целей в астрономии является непосредственное обнаружение объектов, подобных планетам, вокруг звезд типа Солнца», — заключил Майкл МакИвен, научный сотрудник принстонского отделения астрофизических наук.