Знание - сила, 2007 № 05 (959)

Но и те, что остались свидетелями военных лет, что пылятся на полках местных архивов, несут в себе письмена, которые нам еще предстоит расшифровать.

Сергей Ильин

Открытие и изучение внесолнечных планет — увлекательнейшая глава современной науки. Она почти так же увлекательна, как попытки поймать в космосе сигналы других разумных существ. В сущности, поиск планет около других звезд — это продолжение такого поиска других цивилизаций в космосе, а может быть, наоборот, вступление к нему.

Ведь каждый шаг в изучении внесолнечных планет продвигает науку ко все более уверенному ответу на вопрос, существуют ли в космосе условия для появления таких цивилизаций или же мы, человечество на Земле, одиноки во Вселенной.

Увы, планеты около других звезд, разумеется, нельзя увидеть напрямую, ни в какой телескоп. Ученые обнаруживают их двумя косвенными путями. Один из этих путей основан на том, что массивная планета оказывает гравитационное влияние на свою звезду, заставляя ее немного менять свою траекторию. Эти покачивания выдают не только наличие невидимой планеты, но и ее массу. Второй способ зависит от везения: если планета, обращаясь вокруг своей звезды, пересекает луч, идущий от звезды к Земле, то свет звезды чуть ослабляется. По величине этого ослабления можно судить не только о существовании планеты, но и о ее размерах, а зная (из покачиваний) ее массу, можно вычислить плотность планеты, а также некоторые другие ее характеристики. К сожалению, из почти двухсот открытых к настоящему времени внесолнечных планет только 11 удалось «поймать на горячем», когда они слегка затмевали жаркое личико своей звезды.

Самое недавнее такое везение выпало на долю группы астронома Бакоса из Массачусетса. Они заметили периодическое ослабление света некой солнцеподобной звезды, расположенной в 450 световых годах от Солнца. Каждые 4,5 дня яркость звезды уменьшалась на 1,5%. Из этого следовало, что вокруг звезды каждые 4,5 дня совершает полный оборот какая-то планета. Величина ослабления звездной яркости позволила определить размеры этой планеты. Она оказалась огромной — на треть больше нашего гиганта Юпитера. Применив к ней метод гравитационного покачивания, группа Бакоса установила, что масса планеты, наоборот, слишком мала — она вполовину меньше массы Юпитера. Из этих данных следовал поразительный вывод: плотность новооткрытой планеты составляет всего четверть плотности воды. Если бы эту планету можно было погрузить в океан, она бы поплыла по нему, как надувной плот.

Тут самое время заметить, что это не первая такая «надувная» планета. 7 лет назад была открыта другая того же рода. Тогда это показалось исключением из правил, но теперь, когда на 11 обследованных случаев «затмения звезды» таких планет обнаружено две, можно (с осторожностью) говорить о правиле: в космосе есть планеты, размеры которых «слишком раздуты», то есть намного превышают то, что предписывает теория образования больших планет. Такую «раздутость» можно объяснить наличием какого-то внутреннего источника энергии, дающего сильное тепло, от которого планета вспухает как на дрожжах.

Одним таким источником могут быть приливные волны, прокатывающиеся внутри планеты в силу ее очень близкого расположения к своей звезде (период обращения всего в 4,5 дня как раз указывает на такую близость). Но расчеты астрономов показали, что приливной механизм «надувания» требует особо вытянутой орбиты или особого наклона оси планеты. Ни того, ни другого указанные две планеты не имеют. Другим источником тепла могло бы быть разделение гелия и водорода в атмосфере планеты-гиганта: более тяжелый гелий, опускаясь вниз, выделял бы энергию, которая нагревала бы и раздувала оболочку планеты, но почему этот механизм работает только в данных двух планетах, а не во всех.

Загадка может иметь и более простое (или более сложное — смотря с какой стороны взглянуть) решение. Она может свидетельствовать, что нынешняя теория образования планет является неполной и потому неспособна предсказать существование «надутых» планет. Такой вывод заставляет присмотреться к теории. Сейчас это легче сделать, чем пару десятилетий назад. Теперь, когда открыто уже около 200 внесолнечных планет, теория их образования покоится на более прочной статистической основе, чем раньше, когда известно было только восемь планет нашей Солнечной системы. Вот как характеризует современную теорию планетообразования известный планетолог- теоретик Грегори Лафлин в одной из своих последних статей.

Все начинается в огромном, довольно плотном и очень холодном облаке межзвездной пыли и газа. Под влиянием собственной тяжести это облако все время стремится стянуться к центру. Как говорят, оно гравитационно неустойчиво. Мешает такому «провалу в себя», или коллапсу, наличие в облаке заряженных частиц, которые при своем движении создают магнитные поля. Магнитные поля внутри облака препятствуют его сжатию, но только до поры до времени.

Некоторые облака оказываются так велики, что их тяжесть преодолевает упрямство магнитных полей, эти облака начинают сжиматься, нагреваться, и в их глубинах рождается звезда. Вокруг нее обращается огромный диск — остаток бывшего облака. Такой диск и становится со временем местом рождения планет. Сегодня такие «протопланетные» диски обнаружены уже вокруг очень многих звезд, и считается, что там, где есть диск, со временем будут, а может, уже и есть скрытые внутри диска планеты.

Имеющиеся на сегодняшний день теоретические расчеты приводят к выводу, что существует два способа формирования планет в таком протопланетном диске. Во-первых, планеты могут возникать за счет гравитационной неустойчивости. Чем больше плотность вещества диска, тем вероятнее, что в каких-то его местах противодействие местных магнитных полей будет преодолено гравитацией и здесь образуются первые уплотнения, сгустки вещества, зародыши будущих планет. Беда, однако, в том, что при таком сжатии вещество зародыша разогревается и стремится разлететься, рассеяться обратно. При образовании звезды сжимающаяся масса была настолько огромна, что могла преодолеть рост температуры (и все равно в центре та достигала миллиардов градусов), но остатки газа в диске не могут создать таких огромных сгустков. А сильное сжатие небольшого сгустка (вплоть до образования плотной планеты) требует непрерывного — и очень эффективного — отвода внутреннего тепла. В космических условиях это случается редко, и поэтому теоретики склонны сегодня считать, что, как правило, гравитационный коллапс малых сгустков не достигает завершения. Иными словами, планеты не конденсируются напрямую из протопланетного диска путем гравитационного сжатия. Скорее всего, они образуются другим путем.