Нэнси Аткинсон - Непридуманные космические истории

Обнаруженные «Кеплером» кандидаты в экзопланеты проходят дополнительную проверку: астрономам требуется убедиться, что они действительно нашли планету, а не какой-то другой тип объекта, например маленькую звезду, которая может оказаться похожей на планету. Источник: NASA, Научно-исследовательский центр имени Эймса / В. Штенцель

– «Кеплер» – это статистический проект, – объясняет Натали Баталья. – Мы проводим обзор планет в отдельно взятой области неба за один проход, чтобы понять «планетную демографическую картину» для всей Галактики и определить, какая часть из всех звезд обладает планетами.

К моменту написания этой книги «Кеплер» нашел 2325 подтвержденных планет и вдобавок к ним 3412 кандидатов, то есть возможных планет, которые еще требуют дополнительного подтверждения (как в вышеприведенном примере с блохой). До начала работы аппарата «Кеплер» было известно менее 300 экзопланет.

В апреле 2014 года работающие на проекте «Кеплер» ученые объявили об открытии первой планеты, похожей на Землю по размеру, обращающейся вокруг своей звезды в обитаемой зоне. После этого были найдены и подтверждены другие такие же, подобные священному Граалю, землеподобные планеты, что позволило команде ученых «Кеплера» утверждать: в Галактике имеются миллиарды планет в «зоне Златовласки».

Зачем мы занимаемся поиском планет в такой дали?

Баталья говорит, что все эти планеты – не просто «коллекция марок» – так астрономы иногда называют какую-нибудь научную информацию, от которой нет никакой пользы.

– «Кеплер» создавался для того, чтобы дать ответ на один-единственный вопрос: какая доля звезд обладает потенциально обитаемыми планетами с размером, близким к размеру Земли? – говорит она. – Нам нужен ответ на этот вопрос, чтобы мы могли и дальше искать свидетельства существования внеземной жизни. «Кеплер» – это шаг к более значительной цели.

Но путь этого аппарата в космос был тернист.

Когда радиостанции начали вести широковещательные передачи в 1920-х годах, ученые быстро поняли, что радиоволны уносят наши радиотрансляции (а впоследствии и телетрансляции) в космос на скорости света, и не исключено, что эти передачи достигают далеких глубин Галактики. Также им пришло в голову, что может быть верным и обратное: если бы иная цивилизация из удаленного от нас мира тоже производила радиопередачи, возможно, мы могли бы услышать их?

В 1959 году астроном Фрэнк Дрейк выдвинул идею, которая, в конечном счете, легла в основу проекта SETI [43]по активному поиску радиопередач инопланетян. На данный момент поиск не принес никаких результатов, и проект продолжается по остаточному принципу. Однако астрономы поняли, что по мере того, как наша электроника переходит с аналогового принципа действия на цифровой, и в особенности это касается телевидения, техногенное радиоизлучение Земли падает и, возможно, через короткое время пропадет совсем. Но то же самое может быть верно и для инопланетных цивилизаций.

Концепция поиска конкретных планет в Галактике оказалась сложнее на практике, чем простое ожидание прихода сигнала из далеких миров, потому что планеты очень далеки, малы и не испускают свет сами. В 1960-х годах астрономы выдвинули идею о том, как искать планеты по тому воздействию, которое они оказывают на свою звезду. Даже самые маленькие планеты воздействуют на звезду силой тяготения, и благодаря этому точные измерения могут определить наличие планеты одним из нескольких различных способов.

Астрометриязанимается точным измерением положения звезд по отношению к окружающим их другим звездам; если звезда «колышется», то амплитуда ее движений может дать информацию о массе и параметрах орбиты планеты.

Замеры лучевой скоростимогут выявить крошечные изменения в скорости звезды по отношению к Земле, вызываемые тем, что звезда вместе с планетой движутся вокруг своего общего центра масс – это становится понятно, если замерить сдвиг линий спектра звездного света (называемый доплеровским сдвигом) в моменты, когда звезда ускоряется, двигаясь от наблюдателя или к нему.

Транзиты– измерения того, насколько меняется для наблюдателя яркость свечения звезды в те моменты, когда планета проходит перед ней. Они дают наибольшее количество информации о планете, включая ее геометрический размер и период обращения (время, за которое она совершает один виток по своей орбите). Если в системе есть несколько планет, детали динамики взаимодействия этих объектов могут дать возможность рассчитать их массы.

Для любого из этих методов справедливо, что чем крупнее планета и чем она ближе к своей звезде, тем большее смещение положения звезды, сдвиг линий спектра или спад яркости при транзите она вызывает. Поскольку самые крупные и ближе всего расположенные к звездам планеты проще всего отыскать, не удивительно, что многие из открытых в первую очередь планет имеют размеры с Юпитер и обращаются предельно близко к своим звездам.

Так художник представил возможный вид планетной системы пульсара, которую открыл Александр Вольщан в 1992 году при помощи радиотелескопа Аресибо в Пуэрто-Рико. Он обнаружил, что вокруг пульсара под обозначением PSR B1257+12 обращаются три планеты. Это стало самым первым достоверным открытием планет какого-либо типа за пределами Солнечной системы. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института

Первое подтверждение существования экзопланет состоялось в 1992–1994 годах с использованием гигантских наземных телескопов. Астрономы получили доказательства наличия трех планет, орбиты которых пролегают вокруг пульсара, сверхплотного, быстро вращающегося остатка от взрыва сверхновой звезды. Затем, в 1995 году, была открыта первая планета на орбите звезды, напоминающей Солнце, – это гигантская планета размером в половину Юпитера, которая мчится вокруг своей звезды с бешеной скоростью, совершая один полный оборот за четыре дня. После этого начали появляться новые открытия, и к 2000 году количество известных экзопланет превысило 50.

Эти находки впечатляли, но в некотором отношении и разочаровывали. Ни один из найденных миров не был пригоден для жизни в той форме, которая известна нам. Это были либо газовые гиганты, либо тела, настолько тесно соседствующие со своими звездами, что они представляли собой планеты-жаровни, затопленные мощными потоками света и радиации от звезды, превращающими их поверхность в необитаемый ад.