Многие годы изучение планет, вращающихся вокруг других звезд, казалось перспективой столь далекого будущего, что эта тема оставалась уделом научной фантастики. Иное дело Луна (на которую люди уже высаживались) или Марс с Венерой (чье освоение, ожидалось, начнется чуть ли не со дня на день). На практике старт пилотируемой марсианской экспедиции или открытие научной базы на спутнике Земли раз за разом откладываются. Зато современные методы исследований позволяют ученым уже сегодня получать немало ценной информации о происходящем в соседних звездных системах. Свежими новостями из этой области поделился со слушателями публичной лекции российский астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» Борис Штерн.
Исторически первым заявлением о возможности существования планетной системы у другой звезды было сообщение капитана Джейкоба, астронома Мадрасской обсерватории, сделанное в 1855 году. В нём сообщалось о «высокой вероятности» существования «планетарного тела» в двойной системе 70 Змееносца. Однако современная наука не подтверждает этот факт. Поэтому историю изучения экзопланет (планет вне Солнечной системы) принято вести с 1980-х годов. Но тогда такие небесные тела были обнаружены у пульсара, и кроме самого факта их наличия астрономам мало что удалось узнать.
В 1995 году ученые Майор и Келлоз обнаружили планету у «правильной звезды» 51 Пегаса (по определению Штерна). По размерам она была сопоставима с Юпитером, но располагалась гораздо ближе к звезде – период ее оборота вокруг нее немногим превышал четверо суток. В дальнейшем астрономы стали назвать такие планеты «горячими юпитерами». Первый шаг был сделан, а дальше процесс ускорился: путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) за несколько лет было обнаружено несколько сотен экзопланет-«юпитеров».
Сам факт их наличия противоречил всем представлениям об образовании планетных систем (и это был не единственный раз, когда открытия экзопланет вносили серьезные коррективы в наши представления о космогонии).
– Впрочем, ученые довольно быстро разобрались с природой их возникновения, - отметил Борис Штерн. – Эти «юпитеры» возникли там, где и полагается, вдали от звезды, а потом по сужающейся орбите «мигрировали» к ней.
С помощью компьютерного моделирования был разработан новый механизм образования газовых гигантов в планетарных системах. Оказалось, он занимает не миллионы лет, а всего лишь десятки тысяч. На его протяжении родившийся газовый гигант постепенно приближается к звезде, попутно поглощая вещество вокруг себя. И останавливается на той границе (вблизи от звезды), где это вещество заканчивается. Правда, в рамках такой модели землеподобных планет в звездных систем не будет – «материал» для их образования поглотит «горячий юпитер» во время своей миграции.
Но затем был создан т.н. «метод транзитов». Он подходит для изучения лишь тех систем, где планеты в своем движении пересекают звездный диск, меняя его светимость (для наблюдателя с Земли), эти изменения с трудом уловимы современным оборудованием, но и этого хватило, чтобы теория образования планетарных систем вновь была серьезно переработана. В том числе и потому, что с его помощью удалось обнаружить не только гигантские планеты (как в случае с доплеровским смещением), но и землеподобные небесные тела.
Расцвет этого метода начался в 2009 году с запуском телескопа «Кеплер», который обработал по этому методу обращения 200 тысяч звезд. Количество обнаруженных планет резко возросло – счет пошел на тысячи. На начало июля 2018 года достоверно подтверждено существование 3823 экзопланет в 2860 планетных системах, из которых в 632 имеется более одной. Количество надёжных кандидатов в экзопланеты еще больше, однако, для получения ими статуса подтверждённых планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов.
Среди этих тысяч аналогов Земли (по массе, расстоянию от звезды) не так уж и много – порядка двух десятков, ближайшая такая планета, найденная «Кеплером», находится в 1200 световых годах от нас. Однако человечество интересуют, в первую очередь, как раз те планеты, на которых теоретически может зародиться жизнь. А, значит, надо оценивать не только сами планеты, но и звезды, вокруг которых они обращаются, что еще сильнее сужает спектр поисков – горячие сверхгиганты и слишком холодные карлики малоинтересны в этом отношении.
Сегодня выявлено около трехсот экзопланет, чья орбита проходит через «обитаемую зону», но аналогов Земли среди них, как уже говорилось, только 22. Правда, этот «урожай» был собран «Кеплером» с одного небольшого участка наблюдений, где ему была доступна малая доля звездных систем, расположенных под нужным углом. И если экстраполировать эти цифры на масштабы Галактики, то мы сможем говорить о десятках миллионов потенциально интересных для человечества планет. Только их обнаружение – само по себе грандиозная задача, за пределами возможности современной науки.
– А где же, на самом деле, может быть самая близкая землеподобная планета?
Свой вариант ответа Штерн предложил на страницах написанной им книги «Ковчег 47 Либра». И хотя формально она относится к жанру «научной фантастики», но базируется на имеющихся в распоряжении астрономов знаний о близлижащих звездных системах.
– Исходя из статистики «Кеплера», я поместил ее на расстоянии 60 световых лет, но оказалось, что я довольно сильно ошибся, - сказал докладчик.
Джоффри Марси (один из самых известных астрономов-экзопланетчиков) с коллегами – Эриком Петигура и Эндрю Ховардом – провели дополнительную обработку данных, полученных «Кеплером», и пришли к выводу, что, опираясь на них, найти планету размером с Землю почти невозможно (вероятность – 3 %). Для получения подтверждаемых результатов надо фиксировать несколько прохождений такой планеты по орбите между своей звездой и нашей системой. Но «Кеплер» прекратил сбор информации через три года после начала эксплуатации из-за поломок оборудования. Но, «перенося» полученные результаты, с учетом новых погрешностей, астрономы пришли к выводу, что ближайшие обитаемые планеты могут располагаться уже на расстоянии 10-15 световых лет. А всего земноподобных планет в Галактике – несколько миллиардов.
Но сюрпризы на этом не закончились: в 2016 году была открыта планета в системе Проксимы Центавра – ближайшей к нам звезды, причем она чуть больше Земли и находится в зоне обитаемости. Главное отличие от нашей планеты – в периоде обращения вокруг звезды: «год» на этой планете длится чуть более 11 дней.
– Но поскольку Проксима – звездочка слабенькая, на поверхности этой планеты температура как раз нужная для зарождения жизни, – подчеркнул Борис Штерн.
Проблема в другом. Как и для всех «красных карликов», Проксима слишком активна, ей присущи сильный звездный ветер (уничтожающий атмосферу планет) и частые вспышки активности магнитного излучения. И все эти проявления звездной активности беспощадно бьют по планете, практически не оставляя шансов для существования на ней живых организмов (или колонизации ее человечеством).
Но астрономы продолжают раз за разом находить подходящих «кандидатов», используя для этого как астрономические спутники, так и наземные системы. Из числа первых к новинкам можно отнести космический телескоп TESS, разработанный Массачусетским технологическим институтом в рамках Малой исследовательской программы НАСА. Запуск телескопа состоялся 18 апреля 2018 года на ракете-носителе Falcon 9. Предполагается, что телескоп будет проводить в течение двух лет всесезонные исследования с целью более подробного изучения ранее открытых и обнаружения ранее неизвестных экзопланет на орбитах вокруг ярких звёзд.
Самый успешный наземный телескоп – «SuperWASP». Он состоит из двух обсерваторий: «SuperWASP-North» на острове Пальма (Канарские острова) и «SuperWASP-South», находящейся в ЮАР. Каждая обсерватория состоит из 8 широкоугольных автоматических телескопов с апертурой 111 мм. На сегодня с помощью этого комплекса обнаружено уже больше 70 экзопланет.
– В принципе, то, что наша система уникальна, не значит, что жизнь уникальна, – резюмировал Борис Штерн. – Есть масса других по строению систем, где жизнь точно также возможна.
Ну а пока ее не удалось обнаружить, ученые с помощью поиска экзопланет значительно продвинулись в понимании вопроса, как вообще возникают планетарные системы и по каким законам они развиваются.
Наталья Тимакова
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии