Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

Однако последующие наблюдения за Ураном показали, что движется он не совсем так, как рассчитывал Гершель. Это дало основание французу Урбену Леверье (1811–1877) предположить, что на Уран силой своего тяготения влияет еще одна планета, расположенная дальше него от Солнца. В подтверждение Леверье сопоставил отклонения Урана от «правильной» траектории с формулой Ньютона, согласно которой притяжение между планетами определяется их массами и расстоянием между ними, — и получил координаты искомого тела. Затем немецкий астроном Иоганн Галле посмотрел по указанному направлению в телескоп — и вуаля! ― вот он, восьмой от Солнца Нептун!

После этого астрономы всего мира загорелись идеей найти планеты за пределами Солнечной системы. Они научились вычислять расстояния до звезд и выяснили, что те отдалены от Земли на миллиарды километров и что Солнечная система не стоит на месте, а движется в направлении созвездия Геркулес. Они открыли, что у звезд тоже могут быть спутники: например, Сириус ходит по кругу в паре со звездой Сириус Б, а Процион — вместе с Проционом Б, причем обе «Б» являются белыми карликами (ядрами старых массивных звезд, сбросивших свою оболочку). Открытие спектрального анализа лучей и закона о доплеровском смещении (согласно которому темные линии спектра смещаются в зависимости от приближения или отдаления звезды, определяющего, в свою очередь, изменение длины волны) позволило ученым находить скорость, направление и химический состав звезд. А изобретение фотографии и мощных телескопов с шестиметровым объективом дало возможность заглянуть в самые глубины космоса.

В 1940-х советский геофизик Отто Шмидт выдвинул вполне обоснованную концепцию, согласно которой планеты зародились из небольших, диаметром от нескольких миллиметров до пары километров, камней, слепленных из пылинок и частиц солнечного газа, которые соединялись силами тяготения. Когда такой камень становился достаточно большим, он начинал притягивать уже не пылинки, а другие камни, наращивая объем и массу. В начале 1980-х инфракрасная обсерватория зафиксировала молодые звезды, вокруг которых и правда клубились облака газа и пыли, где, по всей вероятности, впоследствии должны были возникнуть новые планеты.

Во второй половине ХХ в. голландский астроном Питер ван де Камп (1901–1995) попытался найти планеты у звезды Барнарда, расположенной относительно близко к Земле. Изучив все снимки звезды за последние 25 лет, ученый сделал вывод, что у нее есть собственная планета, которая преодолевает один круг за 24 года и в полтора раза превосходит по массе Юпитер. Затем Камп проанализировал более ранние фотографии и «открыл» еще две планеты, сравнимые по тяжести с Юпитером. Однако последующие наблюдения свели на нет все труды голландца: звезда не колебалась — за ней не было замечено регулярных сжатий и увеличений в объеме, а это означало, что она не испытывает стороннего воздействия.

Осознав, что фотографии в поисках никак не помогут, ученые обратились к спектральному анализу ― обнаружили планеты в системе пульсара PSR 1257+12 — молодой нейтронной звезды с очень мощным магнитным полем и высокой скоростью вращения. Открытие совершил американец Александр Вольжан в 1991 г.: любой пульсар постоянно излучает электромагнитные волны большой длины, так что ученый смог точно измерить частоту поступающего от звезды сигнала, а по частоте определил, какими порциями-квантами исходит излучение и насколько сильно колеблется светило. Полученные данные указали на то, что вокруг PSR 1257+12 вращаются три планеты, в несколько раз превышающие по габаритам Землю. Чуть позже была найдена и четвертая планета — все они двигались с пропорциональной скоростью и регулярно сближались.

В 1990-х французские астрофизики Дидье Келос и Мишель Майор измерили скорости более 100 светил и по колебаниям звезды 51 Pegasi обнаружили в ее системе три газовых гиганта. «Горячий Юпитер» походил по тяжести на одноименного гиганта из Солнечной системы, но находился в 100 раз ближе к своей звезде. «Эксцентричный водный гигант» 70 Vir имел весьма расширенную орбиту, приближенную к круговой. А 47 UMa b двигался по вытянутой орбите, подобной траекториям планет Солнечной системы. Ученые заподозрили, что газовые гиганты формируются не возле своей звезды, а где-то в другом месте, но потом перемещаются поближе к светилу и попадают в его гравитационное поле. Однако эту гипотезу опровергли в 2005 г., когда был найден «горячий Юпитер», словно затиснутый тремя связанными между собой звездами.

Начало 2000-х принесло астрофизикам новые открытия. С помощью сверхточного спектрометра удалось обнаружить около десяти планет нового типа — «горячие Нептуны». Эти газовые гиганты оказались в 15 раз тяжелее Земли, однако расстояние между ними и их звездами было чуть меньше, чем между Солнцем и Землей (и в 30 раз меньше радиуса орбиты Нептуна). А в 2005 г. в телескоп, установленный на Гавайях, астрономы увидели в системе звезды Glise 876 первую твердую планету, которая по тяжести в 7 раз превосходила Землю.

Одновременно велись поиски методом транзитов, предполагающим отслеживание затмений звезды ее планетами. Такой способ позволил найти еще целый ряд «горячих Юпитеров». В 2016 г. космический телескоп «Кеплер» отыскал в системе самой близкой к Солнцу звезды Проксима Центавра планету, которая может быть обитаемой. Проксима Центавра — это красный карлик, то есть стареющая холодная звезда, которая тем не менее отличается сильной активностью и испускает мощные потоки ультрафиолета. Найденная планета, за открытием которой можно было наблюдать онлайн, расположена в 20 раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу, и с одной стороны там жарко, а с другой ― холодно. Ученые предполагают, что ветры приводят температуру на планете в равновесие. Правда, чтобы ее обитатели не страдали от излучения, у нее должна быть очень плотная атмосфера, и в будущем астрономы планируют исследовать состав последней.

В 2017 г. тот же «Кеплер» зафиксировал более 200 неизвестных планет, и 10 из них похожи на нашу: на их поверхности есть горы и, возможно, вода. А эксперты NASA нашли еще две группы планет, где по всем признакам кто-то может обитать. Неугомонные ученые все-таки не теряют надежды найти в космосе братьев по разуму…

Открытие космического излучения началось в 1780-х, когда французский физик Шарль Кулон (1736–1806) экспериментировал с электричеством. В изысканиях Кулону помогал простенький гальванометр — прибор, измеряющий величину и знак заряда. Устройство представляло собой плотно закрытую банку с выкачанным воздухом, куда был вставлен металлический брусок-электрод с двумя кусочками фольги внизу. Когда к бруску прикладывали заряженный предмет, кусочки фольги либо расходились в стороны, либо сближались. По углу между ними определялась величина заряда. Так вот с помощью этого прибора Кулон продемонстрировал, что наэлектризованная фольга по какой-то причине может внезапно потерять весь свой заряд.