Himmeä planeetta kirkkaan tähden vieressä.

Eksoplaneetta on planeetta, joka kiertää jotakin muuta tähteä kuin Aurinkoa. Aurinkoa lähinnä oleva seuraava tähti, Proxima Centauri, on noin 4,24 valovuoden päässä, joten jokainen eksoplaneetta on paljon kauempana kuin mikään avaruusalus on koskaan käynyt. Kaikki, mitä tiedämme niistä, perustuu valoon, joka on matkannut vuosia.

Miksei niitä voisi vain valokuvata? Planeetta ei tuota näkyvillä väreillä merkittävää määrää omaa valoa. Se loistaa vain heijastamalla tähtensä valoa, ja se heijastaa siitä vain häviävän pienen osan.

Karkea estimaatti kontrastille (planeetan kirkkaus jaettuna tähden kirkkaudella) on

contrast ≈ (Rp / 2a)² × albedo

missä Rp on planeetan säde, a on sen etäisyys tähdestä ja albedo on sen heijastaman valon osuus. Maan kaltaiselle planeetalle 1 AU:n etäisyydellä Auringon kaltaisesta tähdestä tulos on noin 10⁻¹⁰: tähti loistaa noin kymmenen miljardia kertaa planeettaa kirkkaampana. Jupiterille 5,2 AU:n etäisyydellä arvo on noin 10⁻⁹, eli miljardi kertaa. Tämä koskee vain heijastunutta näkyvää valoa.

Planeetta on myös taivaalla hyvin lähellä tähteään. Etäisyydellä 1 parsek (3,26 valovuotta) yksi AU näkyy 1 kaarisekunnin suuruisena, joten kulma kaarisekunteina on θ = a (in AU) ÷ d (in parsecs). 10 parsekin päästä Maan kaltainen kiertorata 1 AU:n etäisyydellä on halkaisijaltaan vain 0,1 kaarisekuntia. Jupiterin kiertoradan säde 30 valovuoden (9,2 parsekin) päästä nähtynä on 5,2 ÷ 9,2 ≈ 0,57 kaarisekuntia. Planeettaa kymmenen miljardia kertaa kirkkaampi häikäisy 0,1 kaarisekunnin päässä on erittäin vaikea nähdä sen läpi.

Kaksi asiaa helpottaa tehtävää. Ensinnäkin nuoret, kuumat, jättiläismäiset ja tähdestään kaukana olevat planeetat hehkuvat oman lämpönsä vaikutuksesta, pääasiassa infrapunassa, joten niiden kontrasti on paljon parempi kuin 10⁻⁹. HR 8799 -järjestelmän neljä jättiläisplaneettaa, jotka kuvattiin vuonna 2008 ja sen jälkeen, ovat klassinen esimerkki. Toiseksi koronografi on teleskoopin sisällä oleva pieni maski, joka estää tähden valon ennen kuin se saavuttaa ilmaisimen. Tähtivarjo perustuu samaan ideaan avaruudessa: se on suuri varjostin, joka lentää kaukana teleskoopin edessä. Liian suuri maski peittää myös planeetan, joten planeetan on oltava riittävän kaukana tähdestä, jotta se jää sen ulkopuolelle.