Um mundo tênue próximo a uma estrela ofuscante.

Um exoplaneta é um planeta que orbita uma estrela diferente do Sol. A estrela mais próxima além do Sol, Proxima Centauri, está a cerca de 4,24 light years de distância, então todo exoplaneta está muito além de qualquer lugar visitado por uma nave espacial. Tudo o que sabemos sobre eles vem da luz que viajou durante anos.

Por que não simplesmente fotografá-los? Um planeta não produz uma luz própria relevante nas cores visíveis. Ele brilha apenas refletindo a luz da sua estrela, e reflete apenas uma pequena fração dela.

Uma estimativa aproximada do contraste (brilho do planeta dividido pelo brilho da estrela) é

contrast ≈ (Rp / 2a)² × albedo

em que Rp é o raio do planeta, a é a distância dele até a estrela e o albedo é a fração de luz que ele reflete. Para um planeta parecido com a Terra a 1 AU de uma estrela parecida com o Sol, o resultado é cerca de 10⁻¹⁰: a estrela brilha aproximadamente dez bilhões de vezes mais que o planeta. Para Júpiter a 5,2 AU, é cerca de 10⁻⁹, um bilhão de vezes. Isso vale apenas para a luz visível refletida.

O planeta também está muito perto da sua estrela no céu. A uma distância de 1 parsec (3,26 light years), 1 AU parece ter 1 arcsecond, então o ângulo em arcseconds é θ = a (in AU) ÷ d (in parsecs). A 10 parsecs, uma órbita parecida com a da Terra a 1 AU tem apenas 0,1 arcsecond de extensão. A órbita de Júpiter vista a 30 light years (9,2 parsecs) tem um raio de 5,2 ÷ 9,2 ≈ 0,57 arcsecond. Um brilho dez bilhões de vezes mais forte que o do planeta, a 0,1 arcsecond de distância, é muito difícil de enxergar além dele.

Duas coisas tornam esse trabalho mais fácil. Primeiro, planetas jovens, quentes, gigantes e distantes da estrela brilham com o próprio calor, principalmente no infravermelho, então seu contraste é muito melhor que 10⁻⁹. Os quatro gigantes do sistema HR 8799, fotografados em 2008 e depois, são o exemplo clássico. Segundo, um coronógrafo é uma pequena máscara dentro de um telescópio que bloqueia a luz da estrela antes que ela chegue ao detector. Um starshade é a mesma ideia no espaço: uma grande tela que voa bem à frente do telescópio. Uma máscara grande demais também esconde o planeta, então ele precisa estar longe o suficiente da estrela para ficar fora dela.