Екзоплане́та ( — поза, ззовні) або позасо́нцева плане́та — це будь-яка планета за межами Сонячної системи. Протягом багатьох століть ідея існування екзопланет залишалася лише науковою гіпотезою. Хоча більшість астрономів вважали їх реальними, їхня кількість та подібність до планет Сонячної системи залишалися поза межами досліджень і фігурували переважно у творах наукової фантастики. Лише на початку 1990-х років зроблені перші підтверджені відкриття. Перше підтверджене виявлення екзопланети сталося в 1992 році навколо пульсара, а перше виявлення навколо зорі головної послідовності — у 1995 році.
Загальна кількість екзопланет у нашій галактиці може сягати сотень мільярдів (якщо не рахувати «планети-сироти», яких у Чумацькому Шляху імовірно існує до трильйона), з них від 5 до 20 мільярдів, ймовірно, «землеподібні». Також за поточним оцінюванням 22 % сонцеподібних зір мають схожі на Землю планети у придатних для життя зонах.
Існує багато методів виявлення екзопланет; до найрозповсюдженіших відносять метод прямих спостережень, астрометричний метод, транзитний метод, гравітаційне лінзування, метод Доплера. Станом на 2025 рік для вивчення екзопланет запущені такі космічні апарати, як «Кеплер», TESS, «Джеймс Вебб». Також дослідженням екзопланет займаються безліч наземних телескопів.
Екзопланети широко висвітлені у культурі, зокрема в літературі, кіно, мистецтві та навіть музичних творах. У науковій фантастиці екзопланети стають місцем призначення міжзоряних подорожей із дивовижними умовами та життям. Крім того, екзопланети є джерелом натхнення для художників, які створюють дивовижні візуалізації інших світів.
Визначення Офіційне визначення «планети», запропоноване Міжнародним астрономічним союзом (МАС), поширюється тільки на Сонячну систему і, таким чином, не застосовується до екзопланет. Наприклад, незліченні планети-сироти, що вільно мандрують космосом, суперечать узвичаєному погляду на планету, як на тіло з орбітою навколо зорі. Деякі з них багаторазово перевищують масу Юпітера (MJ = 1,8986·1027 кг, надалі позначається як MJ), інші за масою тотожні Землі, навіть (теоретично) можуть мати океани зігрітої власними надрами води.
Рекомендація Робочої групи МАС з екзопланет зазначає:
Альтернативне визначення
З визначенням робочої групи МАС у науковому світі погодилися не всі. Зокрема, висловлено альтернативну пропозицію: відрізняти екзопланети від коричневих карликів на основі їхнього формування. Поширена думка, що планети-гіганти утворюються шляхом акреції, і що цей процес може іноді призводити до народження планет із масою, вищою за поріг горіння дейтерію (масивні екзопланети подібного роду, можливо, уже спостерігаються). Водночас коричневі карлики формуються подібно до зір: через гравітаційний колапс газопилової хмари, внаслідок якого можуть з'являтись об'єкти з масою, меншою за 13 MJ (подеколи вона не перевищує 1 MJ). Тіла в цьому діапазоні мас, що обертаються навколо своїх зір, мають орбіти радіусом у сотні або й тисячі астрономічних одиниць і близьку до зір природу, є радше коричневими карликами; їхня атмосфера за своїм складом набагато ближча до їхньої зорі, ніж атмосфера акреційно утворених планет із вищим вмістом важких елементів. Більшість безпосередніх зображень екзопланет (як, наприклад, отримане у квітні 2014 року) представляють масивні тіла з широкою орбітою, які, ймовірно, є останньою «маломасивною» стадією формування коричневого карлика.
Прив'язка до 13 MJ не має точного фізичного сенсу: злиття ядер дейтерію може відбуватися в деяких об'єктах із масою, нижчою за вказаний рівень, оскільки інтенсивність цього процесу до певної міри залежить від хімічного складу. (), засновник Енциклопедії позасонячних планет, вносить до свого каталогу об'єкти до 25 MJ, заявляючи:Той факт, що немає жодної особливості в позначці 13 MJ в спостережуваному спектрі мас підштовхує до відкидання цієї масової межі.На думку паризького астронома, той факт, що небесних тіл із масою 25 MJ в космосі виявлено найменше, є ґрунтовною вказівкою саме на цей «вододіл» субкоричневих карликів та екзопланет. The Exoplanet Data Explorer залучає до свого переліку екзопланет об'єкти до 24 MJ з поясненням:Уведений робочою групою МАС бар'єр у 13 MJ фізично невмотивований для планет із кам'янистими ядрами, і важко унаочнюваний через розходження й неоднозначність.В Архів екзопланет NASA заносяться відомості про об'єкти з масою (або мінімальної маси) до 30 MJ включноExoplanet Criteria for Inclusion in the Archive NASA Exoplanet Archive. Поза тим, опріч синтезу дейтерію, процесу формування та розташування, є інший критерій для розмежування планет і коричневих карликів: здатність ядра небесного тіла стримувати гравітаційний тиск за допомогою тиску вироджених електронів замість теплового тиску з лінією поділу на позначці близько 2—5 MJ.
Історія відкриття
Ранні міркування В ученні Анаксімандра з Мілета, еллінського мислителя VI століття до н. е. міститься певний здогад про можливість виокремлення з «апейрону» понад одного світу. Згодом на основі цього припущення створювали ідеї багато інших мислителів протягом історії, включаючи давньогрецького філософа Епікура, який припускав існування нескінченної кількості світів, деякі з яких схожі на наш. Також давньогрецький філософ Левкіпп у своїх уявленнях створення Всесвіту зазначав існування великої кількості світів, які взаємодіють один з одним:
Хоча більшість видатних дослідників античності намагалися зрозуміти формування планет у межах нашої власної зоряної системи, гадаючи, що вона єдина й унікальна у Всесвіті, серед них були й ті, хто розглядав можливість існування нескінченного числа неповторних світів. Демокріт, розбиваючи буття на неподільні частинки, гадав, що їхній вічний біг у природі зумовлює перетворення цілих світів на інші, ба більше — вірив в існування атомів завбільшки із цілий світ:
Попри те, що ідеї атомістів віднаходили своїх прибічників і за часів Римської імперії (Лукрецій), вони лишилися маргінальними, оскільки переважали настанови Арістотеля (384—322 до н. е.), який обстоював унікальність Землі та людського розуму.
У перших століттях нашої ери, з розвитком християнства, думки Демокріта та Левкіппа зазнали осуду з боку церкви. Зокрема античні судження про множинність світів критикували такі єпископи, як Іполит (у своїй праці «Заперечення всіх Єресей») та .
Відродження
З настанням XVI століття у світобаченні людства почалися докорінні й незворотні зміни. У 1543 році польський астроном Миколай Коперник опублікував трактат «Про обертання небесних сфер», — свою головну роботу, — де вперше публічно заперечено геоцентризм. Дослідник зазначав, що відсутність видимих паралаксів зір указує на їхню далеку відстань від Землі, значно більшу за відстань до сусідніх планет.
Один із перших прихильників його теорії, — італійський філософ і поет Джордано Бруно — урівняв зорі з Сонцем й припустив наявність у них своїх Земель і навіть розумних істот, що їх заселяють, спираючись також на ідеї атомістів. Попри належність до ченців-домініканців, обов'язок яких — поборювати єресь, Бруно сам її активно розповсюджував, відкидаючи церковні догмати й постулати християнства. Також думки про геоліоцентризм та безмежність Всесвіту поширились завдяки його приватним лекціям, у яких він пропагував свої революційні погляди. У 1584 році в трактаті «Про безмежність, Всесвіт і світи» він писав:
У 1686 році ідеї неаполітанця згадав Ісаак Ньютон у своїй праці , що завершувала його «Математичні начала натуральної філософії». Виходячи з прикладу планет Сонць, він написав: «І якщо нерухомі зорі є центрами подібних систем, усі вони будуть влаштовані аналогічно й за тими самими законами». Він же наприкінці 1668 року збудував перший телескоп-рефлектор, вивівши тогочасні телескопи на новий рівень.
Пошуки екзопланет
У 1855 році англійський астроном Мадраської обсерваторії повідомив про можливість існування планетної системи в іншої зорі. Він наголосив на ймовірності існування планетного тіла в подвійній системі 70 Змієносця . У дев'яності роки ХІХ століття астроном Томас Джефферсон Джексон Сі спостерігаючи з підтвердив наявність у системі 70 Змієносця несамосвітного тіла з періодом обертання 36 років (результати досліджень були опубліковані в The Astronomical Journal), однак розрахунки американця Фореста Рея Мультона довели нестійкість подібної системи й спростовували висновки Сі. Станом на 2025 рік існування планет у системі 70 Змієносця не виявлено.
Перші спроби знайти планети поза Сонячною системою були пов'язані зі спостереженнями за розташуванням близьких зір. У 1916 році видатний американський астроном Едвард Барнард спостерігав на 36-дюймовому рефракторі червону зорю, яка «жваво» рухалася відносно інших зір. Червоний карлик із найшвидшим власним рухом (понад 10 кутових секунд на рік) назвали Летючою зорею Барнарда. Це четверте за віддаленістю від нас світило (після трьох зір Альфи Центаври) за масою всемеро менше Сонця. Зоря Барнарда поступово наближається до Сонячної системи.
Виходячи з цього, зображення зорі на фотопластинах вивчав Пітер ван де Камп — американський астроном нідерландського походження. Дослідник працював на 24-дюймовому рефракторі при Свортмор-коледжі. Проаналізувавши знімки за 1938—1962 роки, він оголосив про існування екзопланети з 1,6 маси Юпітера (MJ) й періодом обертання 24 роки. Наприкінці 60-х років він оголосив про дві планети з масою, близькою до юпітеріанської.
У 1973 році інші астрономи піддали сумніву наявність масивної планети: з та Генріх Айхгорн () з Університету Флориди, використовуючи відомості, отримані на 30-дюймовому телескопі, не зафіксували жодного відхилення в траєкторії зорі. Згодом німецький астроном , що змінив ван де Кампа у Свортморі, теж скептично поставився до відкриття і спростував його у 1976 році.
Того самого року Ґейтвуд вирахував, що навколо зорі не існує планет, важчих за 10 MJ. Згодом космічний телескоп Габбл зробив дуже точні (до 0,001 кутової секунди) астрометричні вимірювання зорі Барнарда й Проксими Центаври, не виявив жодного відхилення і, таким чином, продемонстрував неспроможність наземних і неспеціалізованих космічних обсерваторій виявляти в такий спосіб планети навіть біля найближчих зір.
Виявлення
Наприкінці 1980-х низка наукових груп почала систематичне вимірювання швидкостей найближчих до Сонця зір, здійснюючи спеціальний пошук екзопланет за допомогою високоточних спектрометрів. До цього їх спонукала праця українсько-американського астронома Отто Струве, оприлюднена в 1952 році, що описувала переваги пошуку орбітних планет за допомогою спектроскопії, а також можливість незалежного підтвердження їх існування при проходженні між світилом і спостерігачем за допомогою точного вимірювання видимої зоряної величинипередбачення позасонячних планет, зроблене 1952 .
Серед нового покоління дослідників були канадці Брюс Кемпбелл (), Ґордон Вокер () і Стівенсон Ян () з Університету Вікторії й Британо-колумбійського університету, які 13 липня 1988 року відкрили біля помаранчевого субгіганта Гамма Цефея A першу позасонцеву планету — Гамма Цефея Ab. Але попри те, що вони вперше деталізовано зареєстрували позасонцеві планети, скептики не вірили результатам їхніх досліджень до 7 травня 2003 року, коли цей факт був доведений беззаперечно. У 1989 році Д. Латам знайшов першу надмасивну планету HD 114762 b біля зорі HD 114762, її планетний статус підтвердили 2012 року.
Встановлені факти
Наприкінці 60-х років, із появою перших потужних радіотелескопів, Джоселін Белл Бернелл та Ентоні Г'юїш відкрили високочастотні точкові джерела радіовипромінення. Їх назвали пульсарами й незабаром ототожнили з нейтронними зорями. Пульсари мають одну унікальну властивість: надзвичайно стабільну частоту імпульсів, що надалі використовували для пошуку екзопланет.