Objavový snímok systému hviezdy GJ 758 ďalekohľadom Subaru.

Predchádzajúce metódy skúmali správanie sa hviezdy ovplyvnené obehom exoplanéty. Pri priamom zobrazení prítomnosť hviezdy skôr škodí, ako pomáha.

V súčasnosti je snímanie exoplanéty za hranicami možností pozemských ďalekohľadov bez interferometrie alebo adaptívnej optiky. Exoplanéta žiari približne miliardu krát slabšie ako materská hviezda a stráca sa v jej žiare. Je to ako keby sme chceli pozorovať svätojánsku mušku vzdialenú 30 cm od majáka zo vzdialenosti 700 km. Aby pozemský ďalekohľad zaregistroval planétu veľkosti Zeme, musel by mať priemer zrkadla minimálne 100m. Aby sme rozlíšili útvary ako napr. kontinenty, bolo by treba zoskupenie približne 20 vesmírnych ďalekohľadov s priemerom zrkadiel 25 až 50 m rozložených 500 km od seba.

Značné vylepšenia boli urobené na ďalekohľadoch Keck, Gemini, VLT a Subaru. V roku 2008 priamo zobrazili 3 substelárne objekty za použitia adaptívnej optiky v infračervenej oblasti (IR) spektra. Efektívnejšie na vyhľadávanie takýchto telies sú však vesmírne ďalekohľady, ktorým neprekáža atmosféra. Budúce vesmírne ďalekohľady budú využívať interferometriu a disky odtieňujúce svetlo materských hviezd (rovnako ako v koronografoch pri pozorovaní slnečnej atmosféry). Budú schopné zobraziť samotné exoplanéty, no nie detaily ich povrchov.

Pri pozorovaní pozemským ďalekohľadom robia najväčšie problémy turbulencie v atmosfére (seeing), ktoré dosahujú približne 1" (oblúkovú sekundu). Uhlová vzdialenosť hviezdy a planéty leží pod touto hranicou, preto je na pozorovanie exoplanét nevyhnutné použiť adaptívnu optiku. Je to systém malých, rýchlo reagujúcich elektronických opôr uložených na spodnej strane zrkadla. Deformácie obrazu vznikajúce seeingom, kompenzuje opačným zdeformovaním zrkadla niekoľko krát za sekundu. Skladá sa z detektora, ktorý meria deformáciu svetla z objektu, zariadenia upravujúceho tvar zrkadla a veľmi rýchleho počítača. Adaptívna optika nachádza uplatnenie hlavne pri veľkých ďalekohľadoch, lebo seeing spôsobí, že rozlíšenie ďalekohľadu o priemere 5m je také isté ako u 15cm ďalekohľadu.

Kontrast medzi exoplanétou a hviezdou sa dá čiastočne zvýšiť pozorovaním na väčších vlnových dĺžkach. Obyčajne sa jedná o IR oblasť spektra, kde je pomer jasností planéta - hviezda "len" 1:100 000. Podľa Wienovho posuvného zákona sa maximum vyžarovanej energie telesa posúva smerom k dlhším vlnovým dĺžkam, čím je teleso chladnejšie. Hviezdy v tejto oblasti spektra vyžarujú podstatne menej energie ako vo viditeľnom, prípadne UV svetle. Planéty naopak vyžarujú najviac.



Planckov zákon žiarenia a Wienov posuvný zákon. Zmena maxima vyžarovanej energie v závislosti na vlnovej dĺžke je zobrazená bodkovanou čiarou.

Aj z toho dôvodu sa najľahšie hľadajú mladé a veľké planéty na vzdialených dráhach od hviezdy. Planetárne teleso je najteplejšie pri svojom vzniku a postupne chladne. Keďže teplejší objekt vyžaruje viac energie, je ľahšie detekovateľný.

Po adaptívnej optike a pozorovaniu v IR uľahčuje vyhľadávanie exoplanét metóda, ktorá sa používa pri pozorovaní koróny - vonkajšej atmosféry Slnka. Oslepujúce svetlo hviezdy (Slnka) sa odtieni kovovým diskom. Zníži sa tak množstvo rozptýleného svetla hviezdy v ďalekohľade.

Dodnes bolo metódou priameho zobrazenia objavených 11 planét. Prvý snímok exoplanéty sa podarilo získať v roku 2005, keď medzinárodný tím astronómov potvrdil objav planéty asi 5 krát hmotnejšej ako Jupiter obiehajúcej hnedého trpaslíka 2M1207.



Hnedý trpaslík 2M1207 s planétou (červený objekt) obiehajúcou ho vo vzdialenosti 55 AU. IR oblasť spektra, ďalekohľad VLT.

 



Sprievodca hviezdy AB Pictoris (vľavo dole). Svetlo hviezdy bolo odtienené diskom o priemere 1,4". IR oblasť spektra, ďalekohľad VLT.

Prvý viacnásobný planetárny systém bol nasnímaný v roku 2007 ďalekohľadmi Keck a Gemini. Pri hviezde HR 8799 boli objavené 3 planéty s hmotnosťami 10, 10 a 7 hmotností Jupitera. Ďalšia planéta GJ 758b bola pozorovaná v novembri 2009 ďalekohľadom Subaru. Známe sú  ďalšie 3 potenciálne exoplanéty: GQ Lupi b, AB Pictoris b a SCR 1845 b, ktoré však v skutočnosti môžu byť aj hnedými trpaslíkmi.

Cirkumstelárne disky:

K priamemu pozorovaniu planét môžeme zaradiť aj pozorovanie prachových diskov obklopujúcich mnoho hviezd. Práve z takýchto diskov vznikajú pri mladých hviezdach planéty. Nájdené boli u 15% blízkych, Slnku podobných hviezd. Prach je ľahko pozorovateľný v IR, lebo pohlcuje svetlo hviezdy a vyžaruje IR. Aj keď celková hmotnosť disku je menšia ako hmotnosť Zeme, jeho plocha je dostatočne veľká na to, aby presvietila materskú hviezdu v IR. Prístroje ktorými sa dnes hľadajú a skúmajú sú HST a Spitzer.

Ostré hranice disku poukazujú na prítomnosť planéty, ktorá svojou gravitáciou vymietla príslušnú oblasť v disku. Prítomnosť planét prezrádzajú aj nehomogenity (zhluky hmoty). Oba tieto znaky boli pozorované napr. pri hviezdach HR 8799, epsilon Eridani a Fomalhaut. Pri poslednej z nich bola nedávno potvrdená planéta s hmotnosťou 3 hmotnosti Jupitera.