Знаєте, є щось, що заворожує в думці про планети за межами нашої Сонячної системи. Екзопланети! Сам термін звучить як музика для вух будь-кого, хто хоч раз дивився на нічне небо і запитував: «А що там, далі?». Фільми на кшталт «Дюни» чи «Зоряних війн» малюють нам яскраві картини чужих світів, але реальність, як це часто буває, виявляється і складнішою, і цікавішою.
Адже як астрономи взагалі примудряються їх шукати? Планети крихітні за космічними мірками, тьмяні і губляться в сліпучому сяйві своїх зірок-господарок. Уявіть, що намагаєтеся розглянути світлячка поруч із потужним прожектором з відстані сотні кілометрів. Завдання здається майже нездійсненним, правда? Пряме спостереження – доля дуже рідкісних, вдалих випадків. Але вчені – народ винахідливий.
Танцюючі зірки? У чому ж хитрість?
Виявляється, один із найнадійніших способів «побачити» невидиме — це уважно стежити не за самою планетою, а за її зіркою. Так-так, за зіркою! Вся справа в гравітації і старому доброму третьому законі Ньютона: дія одно протидії. Планета обертається довкола зірки, бо зірка притягує її своєю масивністю. Але й планета, нехай вона і набагато менша, теж гравітаційно впливає на свою зірку. Вона ніби трохи «смикає» її за собою. Внаслідок цього взаємного тяжіння зірка не стоїть на місці абсолютно нерухомо, а робить крихітні коливальні рухи навколо загального центру мас системи. Вона ніби пританцьовує на місці!
Звісно, «танець» — це дуже сказано. Йдеться про мікроскопічні усунення, які зовсім непомітні для людського ока або навіть для більшості звичайних телескопів. Але саме це ледь помітне похитування зірки і видає присутність невидимої планети-компаньйона.
А що було раніше? Метод Доплера
Донедавна основним інструментом для «лову» цих зоряних погойдувань був метод Доплера (його називають методом променевих швидкостей). Суть ось у чому: коли зірка в ході свого мікротанця рухається трохи до нас, світло від неї стає трохи «синішим», а коли рухається від нас — трохи «червонішими». Це схоже на те, як змінюється тон сирени швидкої допомоги, коли вона наближається чи видаляється.
Аналізуючи ці періодичні зрушення в спектрі зірки, вчені могли вирахувати швидкість її руху вздовж променя зору і, як наслідок, запідозрити наявність планети, визначити її мінімальну масу та період звернення. Цим способом відкриті сотні екзопланет, він добре себе зарекомендував. Але він вимірював саме швидкість руху зірки до нас чи від нас, а не саме її становище у просторі.
Новий погляд: Точність вирішує все
А ось тут на сцену виходить космічний телескоп GAIA Європейської космічної агенції. Цей апарат – справжній снайпер у світі астрономії. Його головне завдання – скласти неймовірно точну тривимірну карту нашої Галактики, вимірявши координати, відстані та власні рухи мільярда (!) зірок. Саме ця безпрецедентна точність вимірювань положення зірок дозволяє GAIA робити те, що раніше було практично неможливо: прямо фіксувати ті самі крихітні фізичні похитування зірок на небесній сфері, викликані гравітацією їх планет.
Що далі? Навіщо нам це все?
Як влучно зауважив професор астрономії Джош Вінн, один із першовідкривачів GAIA 4b, ми стоїмо на порозі нової ери у вивченні екзопланет. Дані GAIA обіцяють нам не просто нові відкриття – їх можуть бути тисячі! — але й набагато глибше розуміння того, як улаштовані планетні системи.І це не просто теорія. Використовуючи дані GAIA, астрономи підтвердили існування раніше відкритих планет і навіть знайшли нові, як, наприклад, GAIA 4b. Це лише початок!
Ми бачимо неймовірну різноманітність світів: газові гіганти на крихітних орбітах, планети з витягнутими, як еліпс, траєкторіями, світи, що обертаються не «як належить». Кожен новий метод, подібний до астрометрії з GAIA, допомагає нам скласти цей гігантський космічний пазл. Ми починаємо краще розуміти, як формуються та еволюціонують планети, які умови можуть існувати на них, і, можливо, наскільки унікальна (чи типова?) наша власна Сонячна система.