Как открывают внесолнечные планеты? Прежде всего – благодаря труду и терпению, древний рецепт. Всякая достаточно большая или достаточно близкая к своей звезде планета оказывает небольшое гравитационное воздействие на эту звезду, и если звезда движется в пространстве по некой траектории, а планета благодаря обращению по орбите оказывается то справа, то слева от этой траектории, наблюдения покажут, что звезда периодически отклоняется от прямолинейного пути то слегка направо, то слегка налево. Эти «покачивания» можно, в принципе, обнаружить, нужны только сильный телескоп, большое терпение и огромный труд.
Как можно их обнаружить? Разумеется, косвенно. За счет таких покачиваний летящая мимо нас звезда то чуть приближается к нам, то чуть удаляется, фи это приводит к небольшому изменению ее цвета (частоты излучаемого ею света) – подобно тому, как высота звука поездного гудка меняется при приближении к станции и удалении от нее (эффект Доплера). Измерив этот сдвиг, можно определить, с какой скоростью звезда в своих покачиваниях движется «на нас» и «от нас», а отсюда уже – вычислить, какова масса и расстояние того невидимого тела (планеты), которое эти покачивания вызывает. А почему «можно, в принципе, обнаружить», а не просто «можно обнаружить»? Потому что звезды очень далеко, эти их покачивания очень малы, а земные телескопы имеют предел разрешения. Вот наглядный пример. Первой внесолнечной («экзо-») планетой, обнаруженной благодаря таким периодическим отклонениям некоторой звезды от ее траектории, был спутник солнцеподобной звезды под номером 51 в созвездии Пегаса. Он был обнаружен в 1995 году и оказался огромным газовым гигантом, вроде нашего Юпитера, очень близким к своей звезде – намного ближе, чем наш Меркурий к Солнцу. И вот смотрите: несмотря на огромную массу этой планеты и ее чудовищную близость к своей звезде, вызываемая ею скорость отклонения звезды составила всего 50 метров в секунду, то есть меньше одной тысячной от скорости движения звезды по ее траектории. Легко представить себе, как трудно уловить такое воистину «волосяное» отклонение, да еще на расстоянии в 51 световой год.
Неслучайно метод «покачиваний» оказался пригодным исключительно для поиска планет около близких к нам звезд. На дальних расстояниях его сменил метод «транзита», или «прохождения», то есть поиск таких планет, которые проходят перед диском своей звезды, находясь при этом на прямой, соединяющей эту звезду и наше Солнце. В такой (довольно редкой, увы) ситуации планета на всем пути через диск звезды будет слегка затемнять ее излучение, и с помощью весьма чувствительных фотометров этот спад яркости можно, в принципе, обнаружить. Этот метод приносит меньше информации о планете (в основном, о ее размерах и расстоянии до звезды), чем метод покачиваний (который позволяет определить также массу планеты), но зато позволяет заглянуть дальше в космос. Вот почему на счету прежнего метода сотни планет, а на счету метода «транзита», которым пользуется специальный космический зонд «Кеплер», – более 3000 планет и «кандидатов в планеты».
Так вот, несколько лет назад группа астрономов из Женевского университета сообщила в журнале «Nature» об открытии – методом «покачиваний» – еще одной внесолнечной планеты. Но не просто «еще одной», а весьма незаурядной, ибо эта планета находится не где-нибудь в космической дали, а в самой что ни на есть ближайшей к нам звездной системе – Альфа Центавра! Не в полусотне световых лет от нас, как 51-я Пегаса, а, так сказать, рукой подать, каких-нибудь 4,37 светового года. Как сказал один из комментаторов – в пределах звонка по сотовому телефону, разве что придется долго ждать ответа, почти девять лет. У некоторых журналистов это немедленно вызвало прилив энтузиазма, и они тут же заговорили о возможности послать туда межзвездный корабль, благо проекты такового уже разрабатываются.
Однако заметим прежде всего, что новое открытие представляет собой замечательную иллюстрацию сказанного выше о труде и терпении. Хотя Альфа Центавра в 11 с лишним раз ближе к нам, чем 51-я Пегаса, скорость покачиваний, вызванных новонайденной планетой, оказалась в 100 раз меньше, чем там, – всего 9 сантиметров в секунду, то есть на пределе чувствительности самых совершенных нынешних спектрографов! Чтобы обнаружить эту микроскопическую добавку к собственной скорости звезды, астрономам пришлось измерять эту скорость трижды за ночь каждую ночь на протяжении трех лет подряд!
Планета, как можно было догадаться уже по ничтожности вызванных ею покачиваний, оказалась очень небольшой – подлинный двойник Земли. Ее масса составляет 113% земной, а период обращения вокруг звезды – чуть больше трех суток. Так что энтузиазм явно был преждевременным – этот малый период означает, что планета находится очень близко к своей звезде. И действительно, расстояние между ними – всего 6 миллионов километров, то есть она в 25 раз ближе к свой звезде, чем Земля к Солнцу, и в десять раз ближе, чем Меркурий. Зная яркость звезды, ученые уже подсчитали, что на таком расстоянии температура на поверхности планеты должна быть порядка 1500 градусов. Иными словами, это прокаленный до самых глубин безжизненный скалистый шар.
Тем не менее есть еще надежда, что в этой системе может существовать и более далекая от звезды планета, находящаяся в «поясе обитаемости», где температурные условия пригодны для жизни. Дело в том, что Альфа Центавра – система, состоящая из трех звезд. Самая маленькая из них, Проксима, обращается вокруг двух звезд побольше, А и В, находясь на огромном расстоянии от них, и около нее никакие планеты не обнаружены. Это небольшая тусклая звездочка, единственная заслуга которой в том, что она – ближайшая к нам звезда в космосе (ее расстояние от Солнца составляет 4,24 светового года). Звезды Альфа Центавра А и В – поинтересней. Обе они солнцеподобны, то есть их параметры близки к солнечным (правда, звезда В излучает вдвое меньше Солнца), и они обращаются вокруг общего центра тяжести (совершая один полный оборот примерно за 80 лет), причем орбиты их так причудливы, что временами они удаляются друг от друга, как Плутон от Солнца, временами сближаются, как Солнце и Сатурн. Новообнаруженная планета принадлежит звезде В.
Расчеты ученых уже показали, что при таком сближении двух звезд ни одна планета, находящаяся от любой из них на расстоянии одной астрономической единицы (как Земля от Солнца) или больше, удержаться на орбите не сможет – танец этих двух звезд так исказит ее орбиту, что эта планета вылетит из системы. Но более близкие орбиты могут оказаться устойчивыми. А так как звезда В вдвое тусклее Солнца, то ее «пояс обитаемости» проходит вдвое ближе к ней. Это означает, что устойчивая планета вполне может оказаться и в «поясе обитаемости». Но, находясь от звезды дальше, чем новооткрытая планета, она, понятно, будет вызывать еще меньшие покачивания, лежащие уже за пределами чувствительности нынешних приборов. Поэтому, даже если такая землеподобная планета и существует, обнаружить ее еще вчера было нельзя.
Надо, однако, сказать, что и завтра, когда будут созданы более чувствительные приборы, вероятность найти в этой ближайшей к нам звездной системе еще одну землеподобную планету останется очень малой. И тут самое время развеять одно устойчивое заблуждение касательно землеподобных планет вообще. Это заблуждение сложилось на ранних этапах поиска экзопланет. В течение первых двух десятилетий, пока еще не начались исследования «Кеплера», количество открытых экзопланет исчислялось десятками, статистика была невелика, и возникло впечатление, что имеет место замечательная закономерность: чем дольше поиски, тем больше обнаруживается планет с малой массой. Отсюда следовало, что больше всего во Вселенной планет, похожих на Землю, Венеру или Марс, то есть в принципе пригодных для жизни. Это убеждение до сих пор встречается в некоторых публикациях.
На самом деле оно неверно. Еще когда зонд «Кеплер» «выловил» в космосе три с лишним тысячи «кандидатов в экзопланеты», оказалось возможным выявить истинную статистику. Обзор этих данных сделал 15 октября 2012 года руководитель поиска Уильям Боруцкий на пленарной сессии Американского астрономического общества в Неваде. Увы, среди всех этих трех тысяч возможных экзопланет не нашлось ни одной в точном смысле слова «землеподобной», то есть имеющей размеры Земли и одновременно находящейся в «поясе обитаемости» своей звезды. Ни одной! Из этого следует, что планеты размером с нашу Землю, вопреки прежним представлениям, являются, видимо, очень редкими в космосе. По словам Боруцкого, не более 10–15% солнцеподобных звезд могут иметь такие планеты – возможно, в силу каких-то трудностей их формирования или (как, например, в системе Альфа Центавра) устойчивого существования. Правда, среди тех же трех с лишним тысяч «кандидатов» нашлось 5 так называемых «суперземель» (планет, которые в 2-3 раза больше Земли по массе и радиусу), но последние теоретические расчеты показали, что физические параметры суперземель, в силу их большей массы, скорее всего, исключают возможность появления жизни на них.
Вот и еще меньше места для оптимизма.
0
120.00
