Астрономы Аризонского университета получили снимки далекой планеты, используя при этом теоретически возможный минимум оборудования – наземный телескоп, оборудованный чувствительными элементами, практически идентичными устанавливаемым в дорогих фотокамерах. Это очередной маленький шажок в изучении космического пространства, так как оптические наблюдения планет только начинаются. Сейчас основные данные о планетах, получаемые с помощью их прямого наблюдения, поступают от инфракрасных чувствительных элементов. Они позволяют обнаружить тепловое излучение планеты, а значит узнать и некоторые ее свойства, но только в общих чертах могут ограничить потенциальную способность планеты к поддержанию жизни.

«Это важный шаг в поиске экзопланет, так как наблюдения в оптическом диапазоне являются необходимыми для обнаружения планет, пригодных для жизни», – говорит первый автор исследования Джаред Майлс, сотрудник Аризонского университета и находящейся в его структуре обсерватории Стюарда. Длина волны, на которой было получено изображение, с трудом различима для человеческого глаза, так как находится на размытой границе между оптической и инфракрасной частями спектра. Тем не менее, снимок был получен с помощью обычной ПЗС-матрицы. Эти устройства есть в каждом телефоне и представляют собой массовый способ получения оптических снимков, в том числе и на наземных телескопах.

Полученные ранее снимки экзопланет относятся к инфракрасной части спектра. Они указывают на температуру планеты, а значит, могут использоваться для оценки ее обитаемости. Однако инфракрасные наблюдения пригодны почти исключительно для изучения газовых гигантов. Эти огромные планеты долго сохраняют тепло, запасенное при образовании, да к тому же часто открываются очень близко к звезде. Будучи горячими, они с легкостью распознаются на инфракрасных снимках. Твердая же планета, пережившая уже не один миллиард лет, в течение которых на ней могли сформироваться пригодные для жизни условия и могло произойти ее зарождение, слишком холодна для распознавания в инфракрасной части спектра. В конце концов, Земля – голубая точка, которую видят аппараты дальнего космоса. Наша главная цель в изучении экзопланет – найти такую же голубую точку у другой звезды, а значит, придется присматриваться к планетам в видимом диапазоне.

Наблюдавшаяся планета – Бета Живописца b – обращается вокруг своей звезды на расстоянии девяти астрономических единиц, то есть немного ближе, чем Сатурн вокруг Солнца. На оптических снимках планета оказалась в 10000 раз тусклее своей звезды. Она, таким образом, оказалась рекордсменом по различению тусклого объекта относительно яркости его звезды. Планета не очень похожа на Землю. Температура ее атмосферы составляет около 1700 Кельвинов (та же оценка была получена ранее в инфракрасном диапазоне). Масса планеты превышает юпитерианскую в двенадцать раз.

«Поскольку система Беты Живописца находится на расстоянии всего 63.4 световых лет от Земли, ее наблюдение можно сравнить с наблюдением светлячка, находящегося рядом с мощным маяком, с расстояния 6 километров, – говорит Майлз. – Наши снимки имеют максимальное разрешение для случаев наблюдения планеты вблизи звезды».

Кроме невероятной яркости звезды по сравнению с планетой, приходится преодолевать ограничения, накладываемые уже нашей планетой. Движение горячих и холодных потоков воздуха в атмосфере приводит к небольшому искажению изображения, его размытию. Этого, однако, достаточно, чтобы тусклую планету нельзя было распознать рядом со звездой. Крупнейшие оптические телескопы нашей планеты обладают системой адаптивной оптики.

Например, система адаптивной оптики телескопов Магеллана, изображения которых здесь и представлены, позволяет практически полностью свести на нет колебания в атмосфере. Для этого они тщательно наблюдаются, и вспомогательное зеркало телескопа меняет свою форму 1000 раз в секунду, чтобы компенсировать искажение. Телескоп оборудован двумя такими зеркалами и связанными с ними камерами, что позволяет получать одновременно снимки в инфракрасном и дальнем оптическом диапазонах, чтобы их можно было сравнить и дополнить друг друга.

С помощью инфракрасных наблюдений авторы открытия заметно упростили свою работу и, даже можно сказать, вели нечестную игру. В оптическом диапазоне планета на снимках получается практически точкой. Определить, не является ли она шумом, невозможно. Зато в инфракрасном спектре горячий газовый гигант излучает очень сильно и легко различим. Так как он находится там же, где и точка в оптическом диапазоне, можно надеяться, что она не является шумом. Открытие, таким образом, показывает современный предел технических возможностей телескопов в оптическом спектре. Пока что применять эти достижения активно не получится, нужны более мощные аппараты. Тем не менее, совместные наблюдения в разных диапазонах уже можно планировать. Это относится пока лишь к газовым гигантам. Небольшие планеты, на которых мы ожидаем найти жизнь, слишком тусклы, чтобы их можно было различить в оптическом и даже инфракрасном диапазонах. В конце концов, если планета столь горяча, что ее хорошо видно в инфракрасном спектре, то вряд ли она поддерживает жизнь.