За последние годы астрономы наоткрывали довольно много планетных систем вокруг других звезд. Счет экзопланет пошел на сотни. Есть ли в этих сотнях что-нибудь интересное и неожиданное?

Алексей Алексенко: О том, что вокруг других звезд непременно должны быть планеты (такие же, как наша) и на них непременно должны быть жители (такие же, как мы), говорил еще Джордано Бруно. Одни считали его идею гениальным прозрением (хотя бы потому, что ни малейших доказательств он не представил). Другие упрекнули Бруно в прискорбном отсутствии фантазии: и правда, почему это везде в космосе все должно быть устроено одинаково? Если бы инквизиция не испортила дискуссию сожжением Джордано Бруно на костре, обе точки зрения можно было бы критиковать и обсуждать. Причем вплоть до совсем недавнего времени чисто умозрительно. Потому что еще недавно никаких планет (кроме тех, что вращаются вокруг нашего Солнца) ученые не знали. А теперь знают, и число их растет. Оказалось, планетных систем много (получается, что Бруно все же был прав?). И еще оказалось, что они все разные (в чем же тогда цимес? Это же ничего не упрощает). Разобраться в коллизии помог астрофизик Сергей Попов.

Сергей Попов: Всего лишь 25 лет назад мы не знали ни одной экзопланеты (то есть планеты, вращающейся вокруг какой-нибудь другой звезды, кроме Солнца). Конечно, мало кто сомневался в том, что они должны существовать, но вот обнаружить их не удавалось.

Лишь в первой половине 90-х были опубликованы первые надежные открытия. И они оказались не совсем такими, как ожидалось.

В 1992 году было объявлено об обнаружении планеты, обращающейся вокруг радиопульсара — нейтронной звезды. Это было неожиданно. Видимо, такие планеты образуются уже после взрыва сверхновой, так как после взрыва все планеты должны были сорваться со своих орбит. Скорее всего, обнаруженные планеты образовались из остатков внешних слоев взорвавшейся звезды или из остатков второго компонента двойной системы, проглоченного пульсаром.

В системе пульсара PSR B1257+12 надежно обнаружены три планеты и заподозрена четвертая. Все они легкие — примерно от массы Луны до 4 масс Земли — и обращаются вокруг пульсара примерно на расстоянии Венеры от Солнца. С такого расстояния пульсар выглядит точкой. Поэтому вряд ли с поверхности планет открывается какой-то феерический вид. Тем более что и радиолуч пульсара по планетам не чиркает.

Алексей Алексенко: Очевидно, наше романтическое желание полюбоваться восходом радиопульсара над аммиачным морем несбыточно: его толком и не видно. Скорее уж гипотетические жители этой системы должны лететь к нам любоваться нашими закатами. Кстати, почти наверняка так оно и есть: иначе кто все эти существа, заполняющие вечерами пляжи в Гоа и садящиеся на берегу в причудливых позах?

Вообще жителям системы PSR B1257+12 не позавидуешь: поскольку они не видят даже радиолуча от своего сомнительного светила (из-за которого мы и называем пульсар пульсаром), им будет не так-то просто догадаться, что это за штука находится в середине их мира. Возможно, им сперва придется открыть с дюжину пульсаров в других системах, прежде чем они распознают нейтронную звезду в собственном лжесолнышке… Ну, успехов им в этом, бедолагам.

Сергей Попов: Это открытие оказалось сюрпризом: все ожидали обнаружения обычных планет около обычных звезд типа нашего Солнца, а нашли что-то совершенно непохожее.

Справедливость вскоре восторжествовала: первая экзопланета у солнцеподобной звезды была обнаружена в 1995 году. Но опять все было не совсем так, как ожидали: звезда-то на Солнце похожа, а планетная система на нашу — нет. У нас вблизи звезды находятся четыре легкие каменные планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Дальше — гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. А у звезды 51 Пегаса планета с такой массой, как у Юпитера, делала оборот вокруг звезды не за 12 лет, а за 4 дня! Так был открыт первый «горячий юпитер». Наблюдения последних лет показали, что «горячих юпитеров» много, то есть многие (если не большинство) планетных систем не похожи на нашу.

Сейчас счет надежно обнаруженных планет идет на сотни, а кандидатов — на тысячи. Данные наблюдений говорят, что большинство звезд в нашей Галактике имеют планетные системы.

Планеты открывают четырьмя различными способами.

Во-первых, можно просто получить изображение планеты. Есть лишь несколько таких примеров, поскольку это сложно: увидеть можно лишь планеты-гиганты, вращающиеся не слишком близко от своих звезд.

Во-вторых, можно заметить, как планета периодически проходит между нами и звездой (как с Земли мы наблюдаем прохождение Венеры и Меркурия по солнечному диску; кстати, ближайшее прохождение Венеры по диску Солнца произойдет 6 июня). При этом мы заметим, что блеск звезды упал (обычно это величина порядка одной сотой процента). Такие наблюдения позволяют определить орбитальный период и радиус планеты. Также, благодаря тому что планета то видна, то скрывается за звездой, в редких случаях удается выделить спектр планеты, а в уникальных — даже построить плохонькую карту распределения яркости по ее диску. Разумеется, чем больше радиус планеты и чем чаще она пересекает звездный диск, тем проще ее заметить. Так работает спутник «Кеплер».

Фото: www.arxiv.org

«Карта поверхности планеты». Впервые по данным о затмениях построена карта поверхности экзопланеты. Это «горячий юпитер», наблюдавшийся на космической инфракрасно обсерватории имени Спитцера. Поскольку планета периодически постепенно скрывается за звездой, ее поверхность как бы сканирется. Это и позволяет определить распределение яркости. Карта показывает наличие горячего пятна, которое удается интерпретировать в рамках стандартных моделей циркуляции в гигантских планетах (рисунок из статьи C. Majeau, E. Agol, N. Cowan. Опубликована в Astrophysical Journal Letters).

В-третьих, (именно так открывали первые экзопланеты) можно заметить, что звезда, вращаясь вокруг центра масс, то приближается к нам, то удаляется. Это позволяет определить орбитальные периоды и массы планет, «раскачивающих» звезду. Задача сложная: представьте, что вы видите танцовщицу, которая крутит абсолютно прозрачные обручи. По извивам ее гибкого тела надо понять, сколько обручей она крутит и каковы их свойства…

Наконец, есть метод так называемого микролинзирования. Массивное тело искривляет пространство и работает как линза. Если мы наблюдаем далекую звезду, и между нами и звездой пролетает массивное тело, то блеск звезды увеличится. Если пролетает звезда с планетой, то изменение блеска будет иметь характерный вид со вторым маленьким пиком. Так можно открывать легкие планеты вдали от звезды, что хорошо. Однако почти всегда мы имеем разовое событие: звезда с планетой пролетела — и все, мы ее потеряли.

Сейчас основным поставщиком кандидатов в экзопланеты стал американский спутник «Кеплер». В феврале командой этого проекта был опубликован очередной список кандидатов. К более чем 1200 кандидатам, объявленным год назад, они добавили еще более тысячи. Кроме так называемых «горячих юпитеров» — больших планет, вращающихся вблизи своих звезд, — стали открывать и легкие планеты в так называемых «зонах обитаемости» — в области, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода.

Открыть легкую планету на расстоянии в сто миллионов километров от ее звезды непросто: наблюдать надо долго, а наблюдения должны быть очень точными. Однако «процесс пошел». Сейчас есть несколько планет с массой (и радиусом) как у Земли и даже меньше, часть из них попадает в «зоны обитаемости». Нет пока полной копии Солнечной системы. Однако возможно, что уже «Кеплер» сможет найти что-то очень похожее. Пока самый близкий аналог — это система HR 8799. Она похожа на растянутую в два раза Солнечную, если наблюдать только планеты-гиганты.

Алексей Алексенко: С одной стороны, приятно знать, что мы все ближе подбираемся к открытию зелененьких инопланетян. С другой — немного обидно, что ученые начали открывать потенциально обитаемые планетные системы как раз тогда, когда широкая публика почти утратила интерес к этой теме. Кризис жанра особенно виден в таких последних хитах кинопроката, как «Морской бой» — кстати, там сюжетная коллизия строится вокруг того, что земные ученые послали сигнал в сторону только что открытой экзопланеты и тем самым навлекли на себя нашествие инопланетных амфибий. Впрочем, в фильме инопланетяне лишь оттеняют прелести Рианны и боевую мощь ВМФ США; кажется, они неинтересны не только зрителям (что как раз нормально), но и самим героям фильма. В общем, время «Войны миров» и «Пикника на обочине» прошло безвозвратно.

Сергей Попов: Наблюдаются не только планеты, но и «строительный мусор», оставшийся после их формирования. Это очень интересно, так как мы плохо знаем важные детали процесса образования планетных систем.

В конце апреля этого года появилась статья, в которой были представлены наблюдения так называемого «остаточного пояса» в системе звезды Фомальгаут. Это одно из самых ярких светил на земном небе, правда, из России его не видно — надо ехать далеко на юг. Звезда выглядит яркой, поскольку она близка (чуть более 20 световых лет от нас), а вообще-то она лишь немногим больше Солнца. И она очень молода. Если Солнцу уже около 5 миллиардов лет, то Фомальгауту — около 200 миллионов.

С помощью космической инфракрасной обсерватории «Гершель» удалось увидеть пылевой пояс вокруг Фомальгаута. Он находится примерно в 130 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца. По всей видимости, вещество там не успело образовать планету. И теперь там происходят столкновения комет. Чтобы подпитывать пояс пылью в наблюдаемом количестве, надо, чтобы в день сталкивалось около 2000 маленьких комет с радиусами ядер 1 километр или две большие кометы с радиусами ядер по 10 километров.

Фото: www.arxiv.org

Изображение получено Космической обсерваторией Гершель на длине волны 70 микрометров. Это инфракрасный диапазон спектра. Излучает пыль, образующаяся в результате столкновения кометных ядер. В центре пояса видна звезда. Отрезок слева задает масштаб 200 астрономических единиц (астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца, приблизительно равно 150 млн км) (рисунок из статьи B. Acke et al. Опубликована в Astronomy & Astrophysics).

Алексей Алексенко: На фото выглядит красиво, но лететь туда не хочется: там ад. И человечков там пока искать нет смысла: они появятся только этак через 5 миллиардов лет, если считать, что история нашей планеты хоть в чем-то типична.

«Сноб»