Астрометрия
По сути, это целый раздел астрономии, ответственный за установление наиболее точной системы небесных координат. Зная расположение звезды относительно более удаленных объектов, можно определить ее отклонение от исходного положения, поэтому этот метод похож на метод радиальных скоростей. Непосредственное вычисление смещения звезды требует прецизионной аппаратуры с длинной базой (то есть расстояние между связанными телескопами должно быть максимально возможным). С помощью наземных телескопов будто бы удалось обнаружить наличие планет у нескольких ближайших звезд. Однако ни одно из этих открытий не было подтверждено более поздними наблюдениями, тогда как приемники системы наведения FGS (Fine Guidance Sensors) космического телескопа Хаббл успешно обнаружили наличие планет у нескольких ближайших звездных систем. Применение астрометрии ограничено. Как правило, этот метод используется для весьма небольших по космическим меркам расстояний и звезд малой массы (карликов), так как они отклоняются планетами гораздо сильнее.
Звездное скопление NGC 265
Очередная астрометрическая миссия ESA состоит в выводе на орбиту Gaia – космического телескопа, который начнет свою работу в 2011 году. Это инструмент сможет составить самую подробную карту звездного неба. Более того, планируется, что телескоп сможет обнаружить от 10 000 до 50 000 планет-гигантов. Отклонение звезд под действием сил гравитации планет земного типа и в этом методе, увы, не детектируется.
Транзитный метод
Один из перспективных методов обнаружения небольших по массе газовых планет при их прохождении по звездному диску. В астрономии это явление называется транзитом (в Солнечной системе для Земли транзитными являются Венера и Меркурий), поток излучения от звезды во время транзита планеты уменьшается, что можно зафиксировать современными телескопами. Если удаленная звезда затмевается планетой, подобной Юпитеру, то ее яркость уменьшается на 1%.
Иногда существование планеты, обнаруженной методом радиальной скорости, может быть подтверждено и транзитным методом. Таким примером может являться звезда HD 209458, известная как 51 Пегаса, вокруг которой обоими методами была обнаружена планета b-типа. Такие планеты называются также «горячими Юпитерами»: они являются газовыми гигантами и вращаются вокруг родительской звезды на низких орбитах.
Транзитный метод и метод радиальных скоростей взаимно дополняют друг друга и позволяют получить довольно точную информацию о массе и габаритах планеты, а также о характеристиках ее орбитального движения. К сожалению, транзитный метод используется только для обнаружения газовых гигантов, прохождение же маленьких каменистых планет земного типа зафиксировать практически невозможно.
Сегодня поиском планет транзитным методом занимается космический телескоп CoRoT (Convection Rotation and planetary Transits) – запущенный 27 декабря 2006 года именно с целью обнаружения экстрасолнечных планет.
Прямое обнаружение планет
Конечная цель всех методов поиска внесолнечных планет – возможность непосредственных их наблюдений. Когда это наконец станет возможным, астрономы смогут получить спектр планет, а значит и определить их химический состав и агрегатное состояние поверхности.
На длинах волн видимого света звезды, подобно нашему Солнцу, затмевают планеты, которые лишь отражают крохотную часть видимого излучения звезды. При этом получается, что звезда излучает в десятки тысяч миллионов раз больше, чем планета. Но в инфракрасном свете планеты, подогреваемые процессами в их раскаленных недрах, излучают гораздо сильнее. Здесь интенсивность излучения звезды и планеты различается уже «всего» в миллион раз, поскольку планета излучает не только отраженное от звезды, но и собственное тепло.
Наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне возможны лишь орбитальными телескопами, поскольку излучение Земли мешает наблюдениям с ее поверхности. Другой проблемой является то, что планета и звезда расположены столь близко по космическим меркам, что сливаются в одно пятно. Устранение тепловых помех и улучшение разрешения инфракрасных телескопов является одним из важным направлений в разработке методов прямого наблюдения планет.
Спектральное разделение энергии
Поскольку планета светится, пусть и отраженным от звезды светом, то и здесь проявляется закон Доплера. Когда планета движется по направлению к Земле, спектральные линии смещаются в синюю область спектра, а когда удаляется – в красную. Как отмечалось в описании метода радиальной скорости, одновременно с планетой движется и звезда, причем ее спектральные линии «ходят» в противоположном направлении. Если снять спектры звезды и планеты, то они образуют динамичную фигуру, называемую спектральным разделением энергии (Spectral Energy Distribution). Теоретически с помощью компьютерного анализа можно разделить спектры звезды и планеты, однако мощность современных телескопов пока не позволяет проводить такой анализ из-за недостаточности собираемого ими излучения.
Поляриметрия
Из школьного курса физики известно, что свет, являющийся электромагнитным излучением, характеризуется не только длиной волны (или, соответственно, частотой), но и поляризацией. Поляризация света - одно из фундаментальных свойств оптического излучения (света), состоящее в неравноправии различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу (направлению распространения световой волны) (БСЭ).
Излучение звезды неполяризовано, то есть волна может колебаться в любой плоскости. Но когда световой луч отражается от поверхности планеты, то его характеристики меняются. Взаимодействуя с атомами и молекулами атмосферы планеты, фотоны приобретаю некое предпочтительное направление колебаний, то есть отраженный свет становится поляризованным.
Астрономические инструменты, называемые поляриметрами, способны обнаруживать поляризацию излучения. К сожалению, чтобы обнаружить поляризацию исключительно слабого излучения, приходящего от экстрасолнечных планет, чувствительность поляриметров должна быть весьма высока.