Сегодня, как и 250 лет назад, атмосфера экзопланет изучается методом М. В. Ломоносова: в момент прохождения экзопланеты через точку строго между звездой её планетной системы и Землёй мы можем заметить как само небесное тело, так и его атмосферу. Издержки слишком классической технологии очевидны: такое прохождение через видимый диск звезды случается редко, да и планеты на фоне звезды очень малы.
К счастью, недавно астрофизик Сара Зигер из Массачусетского технологического института (США) предложила действительно новый метод. Вместо фотометрии теперь предполагается пользоваться поляриметрией.
Любая электромагнитная волна, и свет в том числе, может быть разложена на две поляризованные составляющие (например, поляризованную вертикально и горизонтально). Именно два изображения разной поляризации мы и наблюдаем, скажем, в 3D-очках в кинотеатре. Свет, проходящий через атмосферы планет в иных солнечных системах, поляризуется молекулами оптически активных веществ, в результате чего он, как и изображение в 3D-очках, представляет собой сильно изменённое явление. По нему можно восстановить, через какую среду прошли электромагнитные волны, до того как добрались до земного наблюдателя.
Причём дело не только в том, что теперь человечество может обнаружить планеты, которые, по оценкам астрономов, не проходят через диски своих звёзд или просто слишком малы для прежних методов. Как и при наблюдениях по методе Михайло Васильевича, спектрометр может много рассказать нам о составе атмосфер объектов. Поясним: имея данные спектрометрии по родительской звезде планетной системы и сравнивая их с результатами наблюдений рассеянного света, отражаемого от экзопланеты, мы можем выявить несоответствия. Скажем, в фотосфере родительской звезды нет следов натрия, а в рассеянном свете они есть. Напрашивается вывод: в атмосфере планеты наличествует натрий. По словами г-жи Зигер, поляриметрия «позволяет узнать, есть ли на планете облака, и, потенциально, даже понять, из чего они состоят».
Для этого в основном и предназначен новый метод, поясняет астроном Слоан Викторович из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США). Дело в том, что вероятность обнаружения планет по нему зависит от квадрата расстояния от неизвестной планеты до её звезды. Соответственно, инопланетному наблюдателю таким способом Юпитер в нашей Солнечной системе было бы обнаружить на порядок сложнее, чем Венеру или Меркурий. А существующие технологии как раз неплохо справляются с поиском именно больших небесных тел. В то же время планеты земной группы, да ещё и близкие к своей звезде, метод позволяет обнаруживать с большей вероятностью.
Кроме того, поляриметрия поможет выяснить состав атмосфер тех планет, которые уже известны астрономам. Что особенно ценно, анализ рассеянного света можно осуществлять при помощи небольших телескопов: это потенциально позволяет использовать для исследований даже астрономов-любителей и краудсорсинг.
Разработанный для этих целей астрономический поляриметр с двумя призмами POLISH2 уже применяется для анализа рассеянного света, улавливаемого трёхметровым телескопом одной американской обсерватории. Для калибровки поляриметра используется свет близлежащих звёзд, который практически не поляризуется; такого рода калибровки занимают каждую третью ночь наблюдений. Чем дальше объект от Солнечной системы, тем выше поляризация рассеянного света.
Но наибольшие надежды исследователи, естественно, возлагают на новые 30-метровые телескопы, сооружение которых запланировано в ряде стран Европы и США.
Доклад о новом методе был сделан группой астрономов под руководством С. Викторовича на ежегодной встрече Американского астрономического общества в Остине (Техас).
Читайте также: Новости России и мира.