За пределами нашей системы: 5000+ миров
До 1992 года мы знали планеты только нашей Солнечной системы. Сегодня подтверждено более 5500 экзопланет — планет у других звёзд. По статистическим оценкам, в Млечном Пути не менее одной планеты на каждую звезду — то есть около 100–400 миллиардов планет только в нашей галактике. Из них значительная доля может находиться в зонах обитаемости своих звёзд.
Экзопланеты (внесолнечные планеты) — планеты, обращающиеся вокруг других звёзд.
Первые открытия
Первые экзопланеты обнаружены в 1992 году у пульсара PSR 1257+12 — нейтронной звезды. Первая экзопланета у солнцеподобной звезды — 51 Pegasi b (1995, нобелевские лауреаты Мэр и Квело): горячий юпитер в 4 раза тяжелее Юпитера, но с орбитой в 100 раз меньше. Это поломало прежние теории: планеты-гиганты не должны быть так близко к звезде. Оказалось, они могут мигрировать.
Метод транзитов
Когда планета проходит перед диском звезды (транзит), блеск звезды незначительно (0,01–1%) падает. Это падение регулярно и имеет характерную форму. Метод открыл большинство известных экзопланет.
Телескоп Кеплер (2009–2018): наблюдал 100 000+ звёзд непрерывно 9,5 лет. Открыл более 2600 экзопланет, революционизировав планетологию. Вывод: планеты — норма во Вселенной. TESS (с 2018): продолжатель дела Кеплера, охватывает всё небо; особенно успешен в поиске планет у ярких ближайших звёзд, где возможны дальнейшие наблюдения атмосферы с James Webb.
Метод лучевых скоростей
Планета не вращается вокруг неподвижной звезды — оба тела вращаются вокруг общего центра масс. Звезда «покачивается» — её скорость вдоль луча зрения периодически изменяется (доплеровский сдвиг спектральных линий). По амплитуде определяют минимальную массу планеты. Метод чувствителен к массивным планетам на близких орбитах — отсюда «предвзятость» первых открытий в пользу горячих юпитеров.
Прямое изображение и другие методы
Прямое изображение: планеты слабее звезды в 10⁹ раз — «утопают» в её блеске. Коронографы и спекл-интерферометрия позволяют увидеть планеты на больших орбитах. Успешны для молодых горячих юпитеров (например, система HR 8799 — 4 планеты в прямых снимках). Космический телескоп Nancy Roman (2027) будет специализироваться на прямом imaging.
Гравитационное микролинзирование: гравитация звезды-линзы усиливает свет далёкой звезды — планета создаёт дополнительный пик усиления. Позволяет обнаруживать планеты на больших орбитах и у тусклых звёзд.
Зона обитаемости: «пояс Златовласки»
Зона обитаемости (habitable zone) — диапазон орбит, на которых жидкая вода может стабильно существовать на поверхности планеты. Зависит от светимости звезды. Для Солнца — примерно 0,95–1,67 а.е. Земля — в центре зоны. Красные карлики (M-звёзды) — самые распространённые звёзды; их зоны обитаемости очень близко к звезде (0,1–0,3 а.е.). Планеты там подвержены приливному захвату и вспышкам.
Кандидаты «Земля 2.0»: Proxima Centauri b (ближайшая к Солнцу звезда, 4,2 св. лет), система TRAPPIST-1 (7 планет земного размера, из которых 3 в зоне обитаемости).
James Webb и атмосферы экзопланет
JWST (James Webb Space Telescope, запуск 2021) делает следующий шаг: анализирует атмосферы экзопланет через трансмиссионную спектроскопию при транзитах. Уже обнаружены вода, CO₂, SO₂ в атмосферах горячих юпитеров. Цель: обнаружить молекулы, неравновесные без биологии (кислород, метан) — возможный биосигнатур на землеподобных планетах в зоне обитаемости.