Учените разказаха как откриват екзопланетите, които не могат да се видят

Знаете ли, че има нещо хипнотизиращо в мисълта за планетите извън нашата слънчева система. Екзопланетите! Самият термин звучи като музика за ушите на всеки, който някога е поглеждал към нощното небе и е питал „Какво следва?“ Филми като Дюн или Междузвездни войни ни рисуват ярки картини на извънземни светове, но реалността, както често се случва, се оказва едновременно по-сложна и по-интересна.

В крайна сметка, как астрономите изобщо успяват да ги търсят? Планетите са малки по космическите стандарти, тъмни и изгубени в ослепителния блясък на техните звезди. Представете си, че се опитвате да видите светулка до мощен прожектор от разстояние стотици километри. Задачата изглежда почти невъзможна, нали? Директното наблюдение е съдбата на много редки успешни случаи. Но учените са изобретателни хора.

Танцуващи звезди? Каква е уловката?

Оказва се, че един от най-надеждните начини да „видим“ невидимото е да наблюдаваме отблизо не самата планета, а нейната звезда. Всичко е свързано с гравитацията и добрия стар трети закон на Нютон: действието е равно на реакцията. Една планета обикаля около звезда, защото звездата я привлича със своята масивност. Но една планета, дори и да е много по-малка, също влияе гравитационно на своята звезда. Изглежда, че тя я „дърпа“ малко зад себе си. В резултат на това взаимно привличане звездата не стои неподвижна, напълно неподвижна, а прави малки осцилаторни движения около общия център на масата на системата. Тя сякаш танцува на място!

Разбира се, „танц“ е голяма дума. Това са микроскопични измествания, които са напълно незабележими за човешкото око или дори за повечето конвенционални телескопи. Но това едва забележимо поклащане на звездата издава присъствието на невидима спътникова планета.

А какво се случваше преди? Доплеровият метод

Доскоро основният инструмент за „улавяне“ на тези звездни колебания беше методът на Доплер (наричан още метод на радиалната скорост). Въпросът е следният: когато една звезда се придвижи малко към нас по време на своя микротанц, светлината ѝ става малко „по-синя“, а когато се отдалечи от нас, става малко „по-червена“. Подобно е на това как се променя тона на сирената на линейка, когато се приближава или отдалечава.

Анализирайки тези периодични промени в спектъра на звездата, учените успяваха да изчислят скоростта на нейното движение по линията на видимост и в резултат на това да подозират наличието на планета, да определят нейната минимална маса и орбитален период. С помощта на този метод са открити стотици екзопланети и се е доказал отлично. Но той измерва скоростта на движение на звездата към или от нас, а не нейната позиция в пространството.

Новата перспектива: Точността е всичко

И тук влиза в действие космическият телескоп GAIA на Европейската космическа агенция. Това устройство е истински снайперист в света на астрономията. Основната му задача е да създаде невероятно точна триизмерна карта на нашата Галактика чрез измерване на координатите, разстоянията и правилното движение на милиард (!) звезди. Именно тази безпрецедентна точност при измерването на позициите на звездите позволява на GAIA да прави това, което преди беше почти невъзможно: директно да записва много малките физически колебания на звездите върху небесната сфера, причинени от гравитацията на техните планети.

Какво следва? Защо имаме нужда от всичко това?

Както уместно отбеляза професорът по астрономия Джош Уин, един от откривателите на GAIA 4b, ние сме на прага на нова ера в изследването на екзопланетите. Данните на GAIA ни обещават повече от нови открития – може да има хиляди! — но и много по-задълбочено разбиране за това как работят планетарните системи. И това не е само теория. Използвайки данни от GAIA, астрономите потвърдиха съществуването на открити преди това планети и дори откриха нови. Това е само началото!

Виждаме невероятно разнообразие от светове: газови гиганти в малки орбити, планети с елиптични траектории, светове, които не се въртят „както трябва“. Всеки нов метод, като астрометрията с GAIA, ни помага да сглобим този гигантски космически пъзел. Започваме да разбираме по-добре как се формират и развиват планетите, какви условия могат да съществуват върху тях и може би колко уникална (или типична?) е нашата собствена слънчева система.