В настоящее время при открытии внесолнечных планет используются методы, основанные на следующих астрофизических принципах: а) выделение отраженного планетой части потока световой энергии звезды (минимальное значение потоков энергии от планеты и звезды равно 2.5·10-9); б) учет возмущений от гравитационного поля планеты в движении звезды (учитываются изменения - радиальной скорости звезды (3 м./с), ее положения на небесной сфере (0.0001"), времени прихода сигнала (0.000001 с)); в) прохождение планеты по диску звезды (при этом плоскость орбиты планеты должна приблизительно совпадать с направлением луча зрения наблюдателя, время прохождения зависит от орбитального периода планеты и радиуса звезды, а из-за различных "шумов" с Земли можно обнаружить планеты типа Юпитера и из космоса - планеты типа Земли); г) гравитационное линзирование, основанное на известном эффекте общей теории относительности А.Эйнштейна, при этом возрастает видимая светимость звезд, расположенных за невидимыми планетами (до 100 раз при расстояниях, сравнимых с расстоянием до центра Галактики, - несколько тысяч световых лет), но соответствующий метод применим для детектирования только очень далеких планет. Тем не менее, астрономы показали с помощью этого метода, что 25% звезд имеют компаньонов с массами Юпитера, расположенных на расстояниях от этих звезд больше 3 астрономических единиц.
По состоянию на 2001 год уже открыты планеты вблизи звезд: ρ1 Рака, 47 Большой Медведицы, Лаланда 21185, τ Волопаса, 70 Девы, HD 114762, ρ Ρеверной Короны, 16 Лебедя, ν Андромеды, 51 Пегаса (у этой звезды в 1995 году швейцарские астрономы обнаружили первую внесолнечную планету), четыре планетоподобные образования обнаружены вблизи пульсаров PSR 1257+12 и PSR 1620-26; Gliese 876, 14 Геркулеса, HD 187123, HD 210277, Gliese 86, HD 168443, HD 195019, HD 75289, Taurus Molecular Ring и др. (Открытые планетные системы распределены на небе таким образом, что все они имеют склонения -27º< δ<+51º, за исключением Gliese 86 (δ=-51º) и HD 75289 (δ=-42º), следовательно, в средней полосе России почти все они могут быть выше плоскости горизонта и наблюдаемыми). Массы и периоды обращений этих планет вокруг "своих" звезд оказались сравнимыми с массами и периодами обращений вокруг Солнца планет Солнечной системы. Планеты у звезд 16 Лебедя и 47 Большой Медведицы находятся "в поясе жизни" - на определенных расстояниях от звезд температура является благоприятной для развития жизни по типу земной. Уже сделано предположение, что и расстояния вновь открытых планет от своих звезд подчиняются правилу Тициуса-Боде, открытому более 200 лет назад для планет Солнечной системы. Понятно, что вследствие скудной статистики это не более чем догадка.
Пытливому читателю, имеющему доступ в INTERNET, вероятно, будет интересно самому отслеживать открываемые внесолнечные планеты, например, по адресам постоянно обновляющихся каталогов внесолнечных систем:
http://www.priceton.edu/~wllman/planetary_systems/
http://www.obspm.fr/planets
(На 5 декабря 2001 года в каталоги были занесены 66 звезд с обнаруженными около них 74 планетами, причем только у 7 звезд обнаружено по 2-3 планеты. Массы планет в каталогах не превосходят 13 масс Юпитера. Необходимо иметь в виду, что в настоящее время отсутствуют четкие критерии разделения планетоподобных объектов на планеты, планеты-гиганты и "коричневые" (или "инфракрасные") карлики [1,5]. Результаты статистической обработки каталогов приведены в статье [1]).
В рамках программы прямого обнаружения внесолнечных планет предстоит решить еще ряд наблюдательных задач, таких как обнаружение диффузной материи в окрестностях соседних звезд; получение прямых изображений протопланетных дисков вблизи этих звезд; обнаружение спутников и коричневых карликов - "субзвезд"; обнаружение планет типа Земля (пока обнаружены планеты типа Юпитер); спектроскопическое обнаружение и определение общих характеристик планетных атмосфер и океанов; обнаружение неравновесности атмосфер планет, связанной с действием биологических факторов в них; выявление эффектов, сопутствующих разумной жизни.
Некоторые задачи этой программы решаются с помощью Космического телескопа им. Э.Хаббла, который находится на высоте 600 км. Каждые три года, как и было предусмотрено в проекте, астронавты - экипажи "Спейс Шаттлов" - производят непосредственно на орбите обновление его оборудования и профилактические работы (Первый полет к телескопу состоялся в 1993 году, второй - в феврале 1997 года, а третья миссия к "Хабблу" - в декабре 1999 года). Спектрометр, с помощью которого анализируются инфракрасные изображения небесных тел в диапазоне длин волн от 0.8 мкм до 2.5 мкм, предназначены, в частности, для поиска протопланетных дисков вокруг молодых звезд.
В 2005 году предполагается изготовить интерферометр "Террестриал Планет Файндер", разрабатываемый в штате Аризона (США), главная задача которого - поиск внесолнечных планет, перспективных с точки зрения возникновения жизни. Закрывая свет центральной звезды и пропуская только излучение планет (если они существуют), ученые планируют определить химический состав атмосфер планет, исследуя их излучение в молекулярных полосах углекислого газа, озона и воды. Наличие всех трех соединений явится сильным доказательством в пользу существования микроорганизмов. В ходе выполнения программы предполагается исследовать 1000 звезд на расстояниях, не превышающих 1000 парсеков.
Полет космического аппарата (КА) "SIM" (NASA) посвящен поиску внесолнечных планет с массами Сатурна и Земли, расположенных, соответственно, на расстояниях 15 пк и 5 пк.
В проекте КА "GAIA" (Европейское космическое агентство (ESA) - 2010 год) предполагается определить координаты миллиарда звезд, входящих в нашу Галактику, с точностью 0.000001 угловой секунды, исследовать 100 звезд на расстояниях до 10 пк, с целью обнаружения планет типа Земли; а также исследовать 500000 звезд на расстояниях до 200 пк и, возможно, обнаружить 25000 внесолнечных юпитеров.
КА "NGST" (NASA) c 6.5-м телескопом предполагается вывести в точку Лагранжа L2 (в системе Солнце-Земля) после 2009 года для поиска следов биохимических реакций (подобных реакции фотосинтеза), возможно, протекающих на экзопланетах.
КА "DARWIN" и "EED" будут искать внесолнечные планеты на длине волны 10 мкм (для устранения теплового излучения зодиакальной пыли, входящей в Солнечную систему), в атмосферах которых существует озон биологического происхождения.
Три космических аппарата планируется задействовать в поиске планет, проходящих по дискам своих звезд: "COROT" (Франция, дата запуска 2004 год), "KEPLER","EDDINGTON" (ESA, 2008 год) [5,6].
4. Прослушивание космоса в радиодиапазоне
Уровень развития современной радиотехники позволяет считать межзвездную связь в радиодиапазоне уже сегодня вполне возможной. Стратегия приема сигналов от внеземных цивилизаций основывается на следующих принципах: сигнал должен передаваться в диапазоне с низким естественным фоном; должен быть остронаправленным; быть простым для генерации, передачи в выбранном направлении и для обнаружения; хорошо проходить через межзвездную среду; распространяться со скоростью света или близкой к ней; требовать как можно меньше энергии для передачи единицы информации. Наибольшие надежды возлагаются на микроволновый диапазон (длины волн от нескольких миллиметров до десятка сантиметров), для которого фоновое излучение является минимальным.
Естественно, в любом случае после доказательства существования внеземных цивилизаций будут ограничения в средствах - сколько общество и исследователи захотят истратить на такие исследования. Поэтому и начались поиски сигналов в пределах земного микроволнового окна - с использованием частот электромагнитного излучения, которое не поглощается в земной атмосфере. К неизвестным параметрам при этом относятся: число целей, необходимое для полного покрытия неба при проведении обзора (это число заключено в интервале от 1 до 106); частота ожидаемого сигнала (от 100 МГц до 100 ГГц); мощность передатчика и расстояние до него - минимальный поток, регистрируемый приемником (10-20Вт/м2):
http://www.seti.org/searches/searches-list.html
С 1990-х годов удается успешно проводить анализ данных наблюдений, полученных с помощью радиотелескопов - размеры антенн которых достигают сотни метров - в реальном масштабе времени. В США ведутся работы по нескольким программам поиска сигналов внеземных цивилизаций с использованием мощных ЭВМ и до полутора десятков миллионов каналов вблизи частоты 1420 МГц, характерной для излучения нейтрального водорода, с интервалом 0.05 Гц. Каждый день просматривается полоса неба шириной 0.5º, содержащая десятки и сотни звезд. Подобные программы действуют в Австралии, Франции, Аргентине, Испании. Эти программы весьма дорогостоящие. Так, например, NASA разработало проект "MOP", предполагающий поиск сигналов в микроволновом диапазоне (1-10 ГГц) с использованием 34-м антенн Службы дальнего космоса, расположенных в Калифорнии, Испании и Аргентине, включая наблюдения 800 звезд солнечного типа. Стоимость этого проекта оценивалась специалистами в 100 млн. долларов (это эквивалентно стоимости 2-3 спутников военного назначения).
В России и СНГ поиски периодически оптических импульсов от неземных цивилизаций ведутся в Специальной астрофизической обсерватории на 6-м телескопе по программе "Солнцеподобные для SETI". (Руководитель программы Г.М.Бескин, наблюдатели Н.Н.Сомов, Т.А.Сомова, И.Д.Найденов). Кроме того, в радиодиапазоне российские астрономы проводят наблюдения по программе "SETI" на РАТАН-600 с 1989 года по настоящее время, в рамках выделяемого на эти цели времени (Л.Н.Филиппова, Н.Н.Бурсов, И.В. Госачинский). В 1998 году были проведены исследования ряда звезд на 64-м радиотелескопе в Медвежьих Озерах (Подмосковье) (И.Е.Молотов, А.А.Чуприн, А.В.Чибисов, С.Ф. Лихачев (все АКЦ ФИАН) и Л.Н.Филиппова (НКЦ SETI)):