Газета Троицкий Вариант - Газета Троицкий Вариант # 49

Быстро выяснилось, что большие планеты на маленьких орбитах очень распространены. Их прозвали «горячими юпитерами» за высокую равновесную температуру атмосферы. Среди открытых экзопланет они составляют не менее четверти. Однако их легче всего находить, поэтому реальная доля горячих юпитеров должна быть значительно меньше; по оценкам, они есть у 1-1,5% звезд, подобных Солнцу. Еще один неожиданный факт — много планет с сильно вытянутыми орбитами. Это тоже плохо согласуется как с тем, что мы видим у себя (все орбиты близки к круговым), так и с бытовавшими представлениями об образовании планетных систем.

На сегодняшний день обнаружено 429 экзопланет. Большинство из них найдено спектрометрическим методом, описанным выше. Следующий по урожайности метод называется «транзитная фотометрия». Орбиты некоторых планет могут проходить через диск звезды, если смотреть с Земли. При этом яркость звезды чуть-чуть падает, что вполне поддается измерению. Недостаток метода в том, что вероятность проекции орбиты на звезду мала — тем меньше, чем больше орбита. Зато чувствительность метода выше: прохождение Земли по диску Солнца может быть уверенно зафиксировано с расстояния в десятки парсек. Кроме того, измеряется размер планеты, можно установить наличие колец и крупных спутников, даже получить спектральные линии атмосферы планеты. Сейчас по транзитам найдено 98 планет. Запущено два специализированных спутника для поиска транзитов. Первый — европейский COROT (диаметр зеркала — 30 см, запущен 27 декабря 2006 г.), второй — «Кеплер», запущен NASA (диаметр зеркала — 95 см, запущен 7 марта 2009 г.). Стратегия поиска — смотреть в одну область неба, наблюдая порядка 100 тыс. звезд одновременно. К настоящему моменту COROТ нашел около 10 новых экзопланет, Кеплер — 5. По прикидкам, Кеплер должен обнаружить десятки планет земного типа, но для этого требуется время.

Есть еще методы, менее урожайные, но имеющие свои преимущества. Прежде всего это прямое наблюдение планет, когда свет звезды блокируется с помощью коронографа. Легче увидеть планету в инфракрасном диапазоне — именно в нем найдены две планетные системы. И еще одна планета найдена в видимом свете — у довольно яркой звезды Фомальгаут. Причем по двум снимкам, сделанным в разное время, видно, как планета сместилась, двигаясь по орбите (см. ТрВ № 44). Преимущество метода: он позволяет увидеть планеты, далекие от звезды, которые практически невозможно обнаружить спектрометрическим методом и крайне маловероятно засечь по транзиту. Хотя, конечно, можно увидеть только планеты-гиганты.

Несколько более экзотический метод — гравитационное микролинзирование. Это хорошо известный эффект, используемый для поиска объектов, невидимых в телескоп. Когда тяготеющее тело и более далекая звезда оказываются на одном луче зрения, наблюдаемая яркость этой звезды многократно возрастает. Линзой может быть и обыкновенная звезда. Поскольку все звезды движутся, возрастание блеска длится относительно недолго, например несколько недель. Если у звезды-линзы нет планет, кривая блеска линзируемой звезды опишет симметричный пик. Если есть планеты, линза искажается, причем так, что появляются небольшие области дополнительного усиления, каустики. Если далекая звезда проходит очень близко к каустике планеты, на склоне пика появляется дополнительный острый пичок. Потом звезды расходятся, и событие не повторяется: следить за звездой в надежде увидеть новое событие микролинзирования бесполезно из-за ничтожной вероятности. Это недостаток метода. Но есть и достоинства. Во-первых, микролинзирование позволяет найти достаточно далекие от звезды и сравнительно небольшие планеты, которые не отлавливаются другими методами. Во-вторых, все вероятности хорошо считаются. Если проводить систематический обзор неба на предмет микролинзировния, то известна вероятность найти планету данного типа, А это значит, что по найденным планетам, пусть и небольшому числу, можно восстановить их реальную распространенность. Сейчас методом микролинзирования найдено около 10 планет, причем они попадают в область, не покрываемую другими методами. В частности, найдена планета порядка 5 земных масс, находящаяся по отношению к своей звезде где-то между нашими Марсом и Юпитером.

Теперь попробуем дать общую сводку. Итак, на начало марта 2010 г. улов составляет 429 планет у 362 звезд. В 45 системах найдено не менее двух планет (рекорд — пять). Первое, что бросается в глаза: (а) огромное разнообразие, (б) несоответствие былым представлениям о планетных системах. Большинство найденных планетных систем не только не похожи на Солнечную, но и вряд ли пригодны для жизни. Если в системе есть горячий Юпитер, значит шансы на наличие планет земной группы невелики. Дело в том, что гигантская планета не могла появиться на тесной орбите — она могла лишь мигрировать туда из более холодных областей, порушив все на своем пути. Если есть гигантская планета с сильно вытянутой орбитой, то орбиты остальных планет, сравнимые по размеру, будут нестабильными. Таких орбит довольно много: например, если орбита порядка земной или больше, то порядка половины из них имеют эксцентриситет больше 0,3.

Конечно, против систем типа Солнечной работает эффект наблюдательной селекции. Наша система в подобных наблюдениях была бы представлена одним Юпитером, причем обнаружить его было бы сложней, чем большинство других, уже найденных планет-гигантов с меньшими орбитами. Есть ли среди найденных систем подобные той, как выглядела бы наша? Есть, несколько штук из 362. На самом деле, с поправкой на наблюдательную селекцию, их доля должна быть выше. У них вполне могут быть планеты земного типа на соответствующих орбитах. Есть ли обнаруженные планеты со стабильными орбитами типа земной? Есть несколько штук, но это планеты-гиганты (до обнаружения аналога Земли дело еще не дошло). Но если у этих гигантов есть спутники подобные спутникам Юпитера, на них возможна жизнь. Кроме газовых гигантов типа Юпитера найдено немало меньших по массе «ледяных гигантов» типа Нептуна. Наконец, есть несколько планет, названных «суперземлями», — они всего в несколько раз превосходят Землю по массе и, судя по всему, имеют сходный состав. Одна из этих суперземель вращается вокруг красного карлика в зоне, пригодной для жизни. Это Gliese 581 d (в системе есть еще 4 планеты). То, что звезда является красным карликом, нисколько не вредит жизни; наоборот, она будет светить гораздо дольше, чем Солнце.