Книга: 100 великих тайн Вселенной

Экзопланеты

Экзопланеты

О том, что кроме планет Солнечной системы где-то в космических далях могут существовать и другие, родственные им объекты, астрономы предполагали давно. Но только в 30-е годы прошлого столетия ученые приступили к систематическому поиску этих планет.

Первым за эту работу в 1938 году взялся голландец Пиет Ван де Камп. Особенно его заинтересовала звезда в созвездии Змееносца, которую в 1916 году открыл американский астроном Эдвард Барнард. Эта звезда, относящаяся к категории красных карликов, обладает рекордным собственным движением: она ежегодно смещается на 10,3 угловой секунды. К тому же эта звезда находится очень близко к Солнцу: всего в 5,96 светового года.

И в окрестностях именно этой уникальной звезды де Камп решил начать поиски планет. И ученый не ошибся.

В 1944 году он заявил, что рядом со звездой Барнарда находится несветящееся тело. Его масса оказалась в 60 раз больше массы Юпитера, что для планеты было излишне много, а для звезды, наоборот, маловато. И де Камп, проявив осторожность, назвал открытый им объект телом промежуточной массы.

Ради справедливости следует сказать, что кроме де Кампа в 1943 году с подобными заявлениями выступили еще несколько ученых. Так, американец Стрэнд сообщил об открытии у звезды 61 Лебедя компаньона массой в 16 Юпитеров, а астрономы Рейл и Холмберг обнаружили объект в полтора раза легче, который принадлежал двойной звездной системе 70 Змееносца.

Однако вскоре от этих своих заявлений ученые отказались, поскольку не удалось их подтвердить. А вот де Камп не сдался. В 1963 году он заявил, что абсолютно уверен в том, что у звезды Барнарда имеется холодный спутник, правда, масса его не 60 масс Юпитера, а 1,6 массы этой планеты.

Красный Карлик

И тем не менее со временем эти заявления де Кампа были опровергнуты, и сделанные им «открытия» стали считать астрономическими заблуждениями…

Обнаружили же экзопланеты лишь в конце XX века. И «подарили» их астрономам пульсары. Так вот, если вокруг пульсара обращаются планеты, то они силой своей гравитации слегка меняют характер его вращения и вызывают колебания принимаемого на Земле радиосигнала.

И хотя планеты у пульсаров начали фиксировать с начала 1970-х годов, но лишь в 1992 году работавшие в США поляк Александр Волщан и канадец Дэйл Фрей не только обнаружили, но доказали, что вокруг миллисекундного пульсара PSR 1257+12, отдаленного от Солнца на 980 световых лет, вращаются две планеты.

Чуть позже было установлено, что планет не две, а три. При этом масса одной из них вдвое больше массы Луны, а две остальные соответственно тяжелее Земли в 4,3 и 3,9 раза.

Кроме фиксации радиосигналов, поступающих от пульсаров, астрофизики использовали и другие методы поиска экзопланет. И эти другие методы привели к тому, что в 1988 году группа канадских астрономов сообщила, что ими, вероятно, обнаружен темный спутник Гаммы Цефея. Правда, ученые при этом признали, что применяемая ими аппаратура не обладала необходимой чувствительностью, поэтому они не совсем уверены в том, что сделали открытие.

Однако в 2003 году результаты ученых были полностью подтверждены. И, таким образом, можно считать, что открытие экзопланет произошло в 1988 году…

Важное для астрономии событие произошло 23 ноября 1995 года, когда швейцарские ученые Мишель Мэйор и Дидье Келоз в престижном журнале «Nature» опубликовали статью, в которой заявили об открытии планеты, обращающейся вокруг обычной звезды.

Не прошло и нескольких недель, как американские исследователи подтвердили этот результат и сообщили о регистрации еще пары экзопланет. Позднее подобные открытия посыпались одно за другим. Таким образом, планетарная астрономия вышла за пределы Солнечной системы.

Ученые сразу поняли, что экзопланеты отличаются от спутников Солнца. Первая из них была обнаружена около звезды 51 Пегаса. Она обращается по круговой траектории с радиусом в 7,5 миллиона километров, совершая один оборот всего за 4,2 суток, и обладает весьма солидной массой — 0,47 массы Юпитера. Для сравнения: крошечный Меркурий никогда не подходит к Солнцу ближе, чем на 46 миллионов километров, и делает полный оборот за 88 суток.

Обе планеты, о которых сообщили американцы, также вызывали удивление. Это явно были газовые гиганты — 2,54 и 7,44 массы Юпитера. К тому же они находились довольно близко к своим звездам — 47 Большой Медведицы и 70 Девы: их большие полуоси равняются соответственно 2,1 и 0,48 а. е. А Юпитер, кстати, отдален от Солнца на 5,2 а. е.

Большая часть из обнаруженных экзопланет мало чем похожи на нашу Землю. Во-первых, это гигантские газовые шары наподобие Юпитера с массой, которая обычно в сотню раз больше земной. Таких экзопланет около 170, то есть 90 % от всех известных в настоящее время. Причем в этой компании астрономы выделяют пять разновидностей.

Во-первых, «водных гигантов». Они наиболее многочисленные. А названы так потому, что, судя по некоторым признакам, их температура должна быть такой же, как на Земле. Поэтому предполагается, что их окутывает оболочка из облаков, в состав которых входит водяной пар или ледяные кристаллы.

Следующую группу составляют так называемые «горячие Юпитеры». Они находятся от своих звезд в 10 раз ближе, чем Земля от Солнца, и поэтому температура на этих экзопланетах колеблется от +700 до +1200 °C.

Немного прохладнее на «теплых Юпитерах»: температура там от +200 до +600 °C.

Еще холоднее на «сернокислых гигантах». Считается, что их окутывают облака из капелек серной кислоты, то есть такие, как на Венере. Соединения серы могут придавать этим планетам желтовато-белую окраску.

В самых же холодных областях находятся «двойники Юпитера» с температурой, аналогичной той, которая характерна для Юпитера Солнечной системы, то есть от –100 до –200 °C на внешней поверхности облачного слоя.

Помимо газовых планет-гигантов, астрономам известны и планеты, масса которых колеблется от 6 до 20 масс Земли. Их можно сравнить с Ураном и Нептуном. Поэтому ученые и назвали этот тип экзопланет Нептунами. Они тоже подразделяются на несколько типов.

Больше всего среди них «горячих Нептунов»: их девять. Поскольку они находятся очень близко от своих звезд, температура их внешней оболочки очень высокая.

Зафиксирована астрономами и пара «холодных Нептунов», или «ледяных гигантов», которые во многом похожи на Нептун из Солнечной системы. К этому же типу отнесены и две «суперземли»: гигантские планеты земного типа. У них, в отличие от планет-гигантов, отсутствует плотная и толстая атмосфера.

Предполагается, что одна из этих «земель» очень горячая. По своим параметрам она похожа на Венеру. Вероятно, там происходит активная вулканическая деятельность.

На другой же экзопланете из этой парочки, которую назвали «холодной», предполагают наличие водного океана. За это ее неофициально назвали Океанидой…

Поскольку экзопланеты — новые и малоисследованные объекты Вселенной, от них ученые постоянно ждут сюрпризов. И ожидания астрономов оправдываются. Например, в 2011 году известный специалист по экзопланетам Дэвид Беннетт с группой сотрудников объявил об открытии среди темных юпитероподобных экзопланет своего рода «бродяг», которые свободно дрейфуют по космосу. Связано это с тем, что они не связаны с материнскими звездами силами гравитации.

Как предполагают исследователи, такие планеты-странники в начальной стадии формирования планетарных систем, к которым они принадлежали, были выброшены с орбит своих материнских звезд.

Более того, астрономы, открывшие этот феномен, считают, что подобного рода небесные тела имеют довольно широкое распространение в Млечном Пути.

Это значит, что в скором времени возможна корректировка и некоторых представлений о темной материи — одного из крае-угольных камней современной астрофизики.