Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

Это так называемый транзитный метод: планеты проходят перед своими звездами и чуть-чуть блокируют свет. Транзитный метод – это основной способ обнаружения других планет, он применяется на космических телескопах «Кеплер» и COROT. Тщательный анализ отклонений в ритме проходов может выявить также и присутствие в системе других планет, которые не заслоняют звезду, однако оказывают гравитационное воздействие на те, которые мы наблюдаем.

Присутствие планет может приводить к странным, чудесным и очень сложным отклонениям в том, как виден свет от звезды, находящейся на заднем плане. Однако темп, в котором с нашей точки зрения звезды с планетами выстраиваются в линию с более далекими звездами (у которых, возможно, тоже есть планеты), чтобы получалась линза, очень низок. Поэтому исследования при помощи гравитационных линз требуют терпения и тщательного отслеживания великого множества звезд. Но все равно этот способ позволяет обнаруживать планеты с огромной чувствительностью и на самых разных орбитальных расстояниях от звезд и помогает собрать статистику по численности планет.

Среди имен, которые иногда забывают (хотя многие из этих исследователей обрели заслуженную славу, особенно Мишель Майор, Дидье Келос, Джефф Марси и Р. Пол Батлер), – канадцы Гордон Уокер и Брюс Кэмпбелл, которые стали первопроходцами в области современной методики поиска планет на основании эффекта Допплера.

Это правило определяет расстояние между орбитами планет и названо в честь немецких астрономов Иоганна Тициуса (1729–1796) и Иоганна Боде (1747–1826); последнему мы обязаны продвижением этой гипотезы. На Нептун это «правило» не распространяется: разница между расчетной и реальной величиной большой полуоси его орбиты составляет 30 %. Тем не менее правило Тициуса-Боде иногда применяется для некоторых экзопланетных систем как удобное «правило буравчика», поскольку планеты имеют склонность располагаться по орбитам регулярно, по логарифму радиуса (расстояния до звезды); это объясняется общей природой формирования планет. Однако я не убежден, что нам следует придерживаться этого правила и дальше, поскольку полным физическим пониманием этих процессов мы пока не обладаем.

Здесь проводятся исследования под эгидой Национального центра Астрономии и Ионосферы США (NAIC). Обсерватория построена в начале 1960-х годов и полностью введена в строй в 1963 году. Она сыграла важную роль во многих крупных научных открытиях, в том числе в открытии миллисекундных и двойных пульсаров, а также в построении радарного изображения поверхности Венеры.

Об этом открытии рассказано в статье A. Wolszczan, D. Frail. A Planetary System around the Millisecond Pulsar PSR1257+12 // Nature 355 (1992): 145–47.

Хотя были заявления и об обнаружении четвертого тела, эти результаты, похоже, под сомнением; см., например, A. Wolszczan. Discovery of Pulsar Planets // New Astronomy Reviews 56 (2012): 2–8.

Звезда называется 51 Pegasi, и о ней вышло две главные публикации – первое объявление: M. Mayor, D. Queloz. A Jupiter-Mass Companion to a Solar-Type Star // Nature 378 (1995): 355–59, а затем – подтверждение – M. Mayor, D. Queloz, G. Marcy, P. Butler et al. 51 Pegasi // International Astronomical Union Circular 6251 (1995): 1.

Их статья о миграции орбит – P. Goldreich, S. Tremaine . Disk– Satellite Interactions // The Astrophysical Journal 241 (1980): 425–41.

Прекрасный Интернет-ресурс, позволяющий изучить экзопланеты во всем их поразительном разнообразии, – постоянно обновляемый онлайн-каталог по адресу http://exoplanet.eu/catalog/, который создал Джин Шнейдер из Парижской обсерватории.

См., например, I. A. G. Snellen et al. The Orbital Motion, Absolute Mass and High-Altitude Winds of Exoplanet HD209458b // Nature 465 (2010): 1049–51.

Разобраться в устройстве планетных атмосфер очень сложно. О том, что происходит на «горячем юпитере», можно прочитать в статье A. Burrows, J. Budaj, I. Hubeny . Theoretical Spectra and Light Curves of Close-in Extrasolar Giant Planets and Comparison with Data // The Astrophysical Journal 678 (2008): 1436–57.

Странное возвратное движение впервые зарегистрировано в системе WASP-17b, что описано в статье D. Anderson et al . WASP-17b: An Ultra-Low Density Planet in a Probable Retrograde Orbit // The Astrophysical Journal 709 (2010): 159–67.

См. D. M. Kipping, D. S. Spiegel . Detection of Visible Light from the Darkest World // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 417 (2011): L88–L92.

Например, газовый гигант, который вращается вокруг звезды HD 8606 (190 световых лет от Земли), имеет орбитальный период в 111 земных дней, а эллиптичность орбиты составляет 0,93. Это значит, что ближе всего он подходит к звезде на 0,03 а. е., а самое далекое расстояние – 0,88 а. е., в 30 раз больше. В районе ближайшей к звезде точки температура в атмосфере, по мнению ученых, всего за шесть часов возрастает вдвое.

См., например, S. Rappaport et al. Possible Disintegrating Short-Period Super-Mercury Orbiting KIC 12557548 // The Astrophysical Journal 752 (2012): 1.

Признаюсь честно: мы еще пока не уверены, что обнаружили в точности такие системы, поскольку интерпретировать данные очень трудно. Тем не менее гипотеза о подобном наборе планет основана на реальных данных, приведенных в статье M. Tuomi . «Evidence for Nine Planets in the HD 10180 System // Astronomy and Astrophysics 543 (2012), no. A52:1–12.

См., например, обзор N. Haghighipour . The Formation and Dynamics of Super-Earth Planets // Annual Review of Earth and Planetary Sciences 41 (2013): 469–95.

См., например, X. Boni ls et al. The HARPS Search for Southern Extra-Solar Planets. XXXI. The M-dwarf Sample // Astronomy and Astrophysics 549, no. A109 (2013): 1–75.

О том, какая у этого утверждения теоретическая основа, хорошо рассказано в статье G. Laughlin, P. Bodenheimer, F. C. Adams . The End of the Main Sequence // The Astrophysical Journal 482 (1997): 420–32.

В основном эти свидетельства дают нам исследования гравитационных линз. См. T. Sumi et al. and A. Udalski et al. Unbound or Distant Planetary Mass Population Detected by Gravitational Microlensing // Nature 473 (2011): 349–52. (Авторы – участники проектов Microlensing Observations in Astrophysics [MOA] и Optical Gravitational Lensing Experiment [OGLE] collaborations).

И даже звездные системы с большей кратностью. Многие известные экзопланеты вращаются вокруг звезды, у которой есть одна или несколько звезд-компаньонок на более далеких орбитах. Например, в системе GJ667 три звезды (А, В, С), и доказано, что вокруг звезды С вращаются экзопланеты. Надежнее всего подтверждено, что существует планета, вращающаяся сразу вокруг двух звезд, в случае Kepler-16, которую иногда называют «системой Татуин» в честь вымышленной планеты из «Звездных войн».

См. A. Léger et al. A New Family of Planets? «Ocean-Planets» // Icarus 169 (2004): 499–504.

Я участвовал в проектах, в результате которых в 2008–2010 годах появилась серия статей о вариантах климата на планетах. Первая из них – D. S. Spiegel, K. Menou, and C. A. Scharf. Habitable Climates // The Astrophysical Journal 681 (2008): 1609–23.