Книга: 100 великих загадок астрономии

Эти экстремальные, экзотичные экзопланеты

Эти экстремальные, экзотичные экзопланеты

Еще пару десятилетий назад астрономы спорили о том, существуют ли планеты возле других звезд, или Солнечная система – уникальная космическая формация. Сторонники первой гипотезы приводили те же аргументы, что неизменно вспоминают со времен Джордано Бруно: «Невозможно вообразить себе, чтобы все эти бесчисленные миры, которые столь же великолепны, как наш, или даже лучше его, были лишены обитателей, подобных земным или даже лучших». Солнце – лишь одна из множества звезд. Все остальные звезды похожи на него. Вокруг них обращаются планеты. Многие из них, наверное, обитаемы.

И все-таки открытие первой планеты за пределами Солнечной системы стало подлинной сенсацией в мире науки. Этот новый класс небесных тел – внесолнечные планеты, или экзопланеты, – был обнаружен в январе 1992 года. Первые планеты заметили там, где их никогда не взялись бы искать – в окрестности пульсара PSR B1257 + 12.

На 28?октября 2011?года астрономами было обнаружено 695?внесолнечных планет

В октябре 1995 года швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Квелоц впервые заметили планету по соседству со звездой, напоминающей Солнце. Это – звезда 51 в созвездии Пегаса. Ученые были немало удивлены. Ведь, приготовляясь искать чужие миры, они рассчитывали, что те будут похожи на известный образец – нашу Солнечную систему, где все планеты обращаются вокруг звезды по траекториям, напоминающим почти идеальные окружности, – и что газовые гиганты размером с Юпитер будут держаться в некотором отдалении от звезды. Здесь же огромная планета располагалась буквально рядом со звездой (за такими планетами закрепилось название «горячие юпитеры»). Их разделяло всего 8 миллионов километров – в шесть с лишним раз меньше расстояния между Меркурием и Солнцем. Окажись на месте этой планеты Юпитер, от него остался бы жалкий, неприметный комочек – твердое ядро, разогревшееся до 1300 °C. Его обширная оболочка, состоящая из легких элементов – водорода и гелия, мигом улетучилась бы. В Солнечной системе все гигантские планеты сохранились потому, что находятся вдали от Солнца.

Вскоре американские ученые открыли еще две планеты, расположенные близ звезды 70 в созвездии Девы и звезды 47 в созвездии Большой Медведицы. Обе эти звезды удалены от нас на несколько десятков световых лет. Обе – по своим размерам, массе и температуре – похожи на Солнце. Однако их планеты мало чем напоминали Землю. Одна двигалась слишком близко от своего солнца, другая – чересчур далеко от него, на расстоянии более двух астрономических единиц. Поэтому на поверхности одной из них царит непереносимый жар, а на другой – вечный холод.

В последующие пятнадцать лет открытия посыпались как из рога изобилия. По данным на 28 октября 2011 года было обнаружено 695 внесолнечных планет. Вот лишь некоторые памятные вехи.

Август 1996 года: первая планета близ двойной звезды 55 Cancri (созвездие Рака; теперь там известно уже пять планет).

Апрель 1999 года: первая внесолнечная планетная система, она расположена близ звезды U Андромеды.

Апрель 2005 года: первая планета близ коричневого карлика 2М1207.

Август 2005 года: планета в тройной звездной системе HD 188753A («Конечно, рассветы на этой планете должны быть фантастические – в ее небе появляются сразу три солнца, красное, оранжевое и белое, – отмечал на страницах журнала “Знание – сила” обозреватель Рафаил Нудельман, – но как она вообще могла образоваться, если влияние наружных звезд давно должно было “вымести” из системы весь плането-строительный материал?»)

Астрономы открыли в космической дали сотни планет. Но в большинстве случаев на них даже не остановиться космонавтам: это газовые шары размером с Юпитер. Пока замечены лишь единичные планеты, похожие на Землю. Но это только по той причине, что, чем меньше небесное тело, тем труднее его обнаружить на просторах космоса. На самом деле слова «вторая Земля» будущим астрономам придется повторять миллионы, если не миллиарды раз. А сколько этих миров населены? Пока же нам не до космической переписи «братьев по разуму», мы делаем только первые – наугад – шаги, высматривая в туманном небе смутные очертания отдельных – еще очень крупных – далеких планет.

И все же пришло время классифицировать этих космических гостий. Так, на страницах журнала «Astrophysical Journal» американский астроном Марк Кучнер предложил разделить новые планеты на 14 категорий. Выбирая им место в этой «табели о четырнадцати рангах», он руководствовался, в первую очередь, составом протопланетного диска, из которого возникают планеты.

Например, «планеты, состоящие из углерода или моноксида углерода, должны встречаться возле белых карликов или пульсаров; они рождаются в богатых углеродом протопланетных дисках – подобный диск обнаружен, например, близ звезды Бета Пикторис». Здешние планеты будут изобиловать метаном и графитом, или, как шутят астрономы, здесь будут выситься горы из алмазов и простираться долины из дегтя.

В зависимости от химического состава диска меняется максимально возможный радиус образовавшихся из него планет (он определяется массой планеты). Чтобы вычислить радиус, нужно подсчитать, насколько сильно уплотнено вещество в недрах планеты. Так, если она состоит из железа, то, естественно, будет заметно меньше по размерам, чем Земля, в том случае, если ее масса равна земной. А вот планета, состоящая только из углерода и равная Земле по массе, будет заметно крупнее нашей планеты. Сама Земля принадлежит к классу силикатных планет, поскольку состоит преимущественно из соединений железа и кремния.

Очевидно, в ближайшее время появятся и другие виды классификаций, например, по особенностям орбит или физическим свойствам планет. В последнем случае выделяют около десятка разновидностей внесолнечных планет:

«горячие юпитеры», разогретые до 700 —1200 °C и расположенные раз в десять ближе к своей звезде, чем Земля (год на них длится не более двух земных недель);

«теплые юпитеры», температура которых достигает 200–600 °C;

«сернокислые гиганты», окутанные пеленой из капелек серной кислоты;

«водные гиганты», окутанные облаками из водяного пара или кристалликов льда;

«двойники Юпитера»; на них так же холодно, как и на настоящем Юпитере;

«горячие нептуны», расположенные очень близко к звезде;

«холодные нептуны», такие же ледяные гиганты, как и наш Нептун;

«горячие» и «холодные суперземли» – планеты земного типа (уже первые открытия показали, что среди них будут встречаться и планеты, напоминающие Венеру, и более холодные планеты).

Впрочем, пока еще подобные классификации выглядят слишком умозрительно. Особенно скудны наши сведения о планетах земной группы. И тем более трудно рассуждать о том, как часто встречаются планеты, пригодные для обитания живых организмов. Может статься, что мы замечаем сейчас самые крупные и «суетливые» планеты, которые нередко дестабилизируют орбиты других объектов своей системы. Большинство же планет просто ничем не выдает себя.

В любом случае, отныне началась новая эпоха – эпоха исследования планет за пределами Солнечной системы. «Планеты – побочный продукт процесса образования звезд; они могут зарождаться практически рядом с любой звездой», – полагает Мишель Майор. С каждым новым открытием внесолнечной планеты наша Вселенная становится все разнообразнее, как и предсказывали писатели-фантасты: наш космос – это бесчисленные миры в бесконечных мирах.