Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

Запуск космического аппарата «Кеплер» с пусковой площадки 17-B на базе ВВС США «Мыс Канаверал» в штате Флорида. Ракетой-носителем служит Delta II, запуск состоялся 6 марта 2009 года. Источник: NASA, Регина Митчелл-Райял и Том Фаррар

Древнегреческие письменные источники свидетельствуют, что и в те времена люди задумывались о далеких мирах и о цивилизациях, которые могут там обитать. Но до 1994 года о планетах других звезд не было точных данных – лишь предположения и мнения, основанные на «шестом чувстве». А ученые не любят беспредметно рассуждать вокруг вопросов, им требуются данные, чтобы находить ответы.

Когда для наблюдателя планета проходит перед звездой, вокруг которой обращается, такое событие называется транзитом. Транзит может вызвать маленькое изменение яркости свечения звезды. Измеряя глубину понижения видимой яркости и зная размер звезды, ученые могут установить радиус планеты. Период ее обращения по орбите можно выяснить, измерив время, прошедшее от одного транзита до другого. А зная период орбитального движения, можно рассчитать среднее расстояние между планетой и ее светилом. Источник: NASA, Научно-исследовательский центр имени Эймса

– Эту гипотезу вы не можете легко проверить, – говорит Баркли, – но проект «Кеплер» служит олицетворением веры в то, что мы не одни, и мы готовы на самые невероятные шаги, чтобы отыскать ту жизнь, которая скрыта от нас вдалеке.

Космический телескоп «Кеплер», полет которого начался в 2009 году, сконструирован, чтобы определить, какая доля из сотен миллиардов звезд нашей Галактики наделена спутниками-планетами. В частности, «Кеплер» ищет планеты размером с Землю или еще более мелкие планеты с твердой поверхностью; а также ученые, которые занимаются этим проектом, хотят выяснить, похожи ли иные планетные системы на нашу Солнечную или же резко от нее отличаются. Поскольку для известных нам форм жизни необходима вода, усилия команды «Кеплера» сосредоточены на поиске экзопланет внутри или поблизости от обитаемой зоны вокруг звезды, которую еще иногда [41]называют «зоной Златовласки», где не слишком тепло и не слишком холодно, поэтому вода может находиться в жидком виде.

На этой схеме показано расположение различных частей, включая фотометр, на космическом аппарате «Кеплер». Источник: NASA, Научно‐исследовательский центр имени Эймса

В большинстве своем эти миры слишком далеки, чтобы их можно было увидеть при помощи телескопа. И «Кеплер» тоже не может на самом деле «видеть» планеты. Вместо этого он проводит поиск экзопланет при помощи специальной техники под названием «транзитный метод». Когда планета совершает транзит, то есть проходит перед своей звездой с нашей точки зрения, она перегораживает путь малому количеству звездного света, можно сказать, происходит мини-затмение. Тот же эффект мы можем наблюдать у себя в Солнечной системе, когда, глядя с Земли, видим прохождение Меркурия или Венеры по диску Солнца.

Но планеты очень малы по сравнению со звездами, поэтому количество света, который они могут затмить, очень небольшое, особенно если учесть то, что и эти звезды, и экзопланеты находятся очень далеко от нас. Тем не менее «Кеплер» способен обнаружить самые ничтожные «подмигивания», регистрируя изменения в яркости звезд вплоть до точности 20 частей на миллион. Что это означает? При том что «Кеплер» ведет наблюдения за 165 000 звездами одновременно, астрономы говорят, что его титаническая работа выглядит, как если бы некто смотрел на ночное шоссе, заполненное машинами, с расстояния в несколько миль и оказался бы способен обнаружить блоху, проскочившую на фоне фары одного из автомобилей. И, чтобы подтвердить достоверность наблюдения, необходимо увидеть эту блоху еще как минимум один раз – так ученые убеждаются, что обнаружение не было случайной ошибкой.

Вдобавок, изучая информацию о блеске звезд, ученые могут определить размер планеты, период ее обращения по орбите и даже температуру поверхности, чтобы оценить, есть ли у нее шансы оказаться обитаемой.

На большинстве автоматических космических аппаратов имеется по несколько научных инструментов, но на «Кеплере» инструмент всего один – он называется фотометр. Это слово складывается из таких частей, как «фото», то есть свет, и «метр», что означает измерение, так что суть работы «Кеплера» объяснить просто – он меряет яркость звезд, но не просто так, а с очень большой точностью. Фотометр состоит из телескопа и одной из самых больших фотокамер, когда-либо запускавшихся в космос, – 95-мегапиксельного массива ПЗС [42].

«Кеплер» наблюдает область неба угловым охватом в сто квадратных градусов, что эквивалентно по размеру двум поставленным бок о бок «ковшам» Большой Медведицы. Этот богатый звездами участок неба располагается между созвездиями Лебедь и Лира, и, по оценке, количество наблюдаемых звезд в нем достигает 14 млн, причем некоторые из них удалены на расстояния до 3000 световых лет. Участок представляет собой идеальные угодья для «охоты» на планеты.

Поскольку «Кеплер» находится в космосе и не имеет дела с облачностью или сменой дня и ночи, как наземные телескопы, он может постоянно, не отрываясь, следить за одним и тем же полем звезд, чтобы отслеживать любые изменения яркости каждой из тысяч звезд на этом участке. В отличие от космического телескопа «Хаббл», который обращается по околоземной орбите, телескоп «Кеплер» был отправлен на околосолнечную орбиту, практически совпадающую с орбитой Земли, но сам аппарат находится в такой ее точке, что как бы следует за Землей по ее орбите с некоторым отставанием. Расстояние от Земли до телескопа «Кеплер» составляет 96 млн км.

Район неба вблизи созвездия Лебедя, выбранный как поле для изучения в проекте «Кеплер». Источник: NASA

Космический телескоп «Кеплер» предназначен для сбора общей информации об экзопланетах в целом. Ученые с его помощью находят отдельные планеты, но и учитывают количество и разновидности экзопланет, обнаруженных в определенном районе, чтобы экстраполировать эту информацию на всю Галактику. Это похоже на то, как работают опросы общественного мнения, когда небольшое количество опрошенных людей служат представителями взглядов гораздо более многочисленного слоя общества.