Знание-сила, 2006 № 06 (948)

Созвездия. Миниатюры из книги Phenomenes d' Aratus. Конец IX века

Самая близкая находится в 10,5 световых лет от нас, самая далекая отстоит на 17 тысяч световых лет. Самая тяжелая из внесолнечных планет весит в 17,4 раза больше Юпитера (это уже близко к тому пределу масс, за которым данный объект именуется не планетой, а "коричневым карликом"). Самая малая — описанная выше планета красного карлика.

Такова "занимательная арифметика" внесолнечных планет. А вот примеры их "занимательной физики". Как известно, первая такая планета была обнаружена Волчаном, но не около солнцеподобной звезды, а около так называемого пульсара, то есть супермассивной, супермалой и супербыстровращающейся "нейтронной" звезды, возникшей в результате взрыва и "схлопывания" звезды сверхновой. Сейчас обнаружено, что вокруг этого пульсара обращается не одна планета, а целых четыре. Как они могли пережить взрыв сверхновой? А если они возникли после ее взрыва, то как это могло произойти в окрестностях пульсара со всеми его особенностями?

Или вот. В июле 2005 года была открыта планета в системе тройной звезды. Она обращается вокруг одной из этих трех звезд, причем очень быстро, за 3 с лишним дня, а значит расположена очень близко к ней, две же другие звезды вращаются вокруг этой пары. Конечно, рассветы на этой планете должны быть фантастические — в ее небе появляются сразу три солнца, красное, оранжевое и белое, — но как она вообще могла образоваться, если влияние наружных звезд давно должно было "вымести" из системы весь плането-строительный материал?

Все это, однако, курьезы, статистика же такова. Все открытые до сих пор внесолнечные планеты распадаются на несколько классов. Самый странный и непривычный из них — класс "горячих Юпитеров". Его составляют огромные газовые гиганты, которые вращаются вокруг своих звезд на очень близком расстоянии (в десять с лишним раз ближе, чем Земля от Солнца) и очень быстро (не более 12 земных дней). "Горячими" они называются потому, что в силу близости к своим звездам нагреты до нескольких тысяч градусов. Поскольку образоваться в такой близости от звезды они явно не могли, астрономы склонны сегодня считать, что такие "горячие Юпитеры" сложились вдали от своих звезд, а затем по какой-то причине стали на них падать по пологой спирали, медленно, в течение миллионолетий; земные астрономы застигли их сейчас, что называется, "при последнем издыхании".

Второй класс составляют "холодные Юпитеры" — их средняя масса раза в два больше, чем у нашего Юпитера, они намного холоднее своих горячих собратьев и обращаются вокруг своих звезд куда медленней — от нескольких земных месяцев до нескольких земных лет (что все равно намного меньше, чем у газовых гигантов Солнечной системы). У всех у них есть общая особенность — их орбиты представляют собой не окружности,

как у солнечных планет, а вытянутые эллипсы. В сентябре 2005 года были открыты два рекордсмена этого класса — их орбиты вытянуты настолько, что напоминают, скорее, орбиты комет. Астрономы пока не могут объяснить эту особенность. Было выдвинуто предположение, что она порождена неустойчивостью того газово-пылевого диска, из которого образовались эти планеты, но расчеты показали, что очень сильно вытянутые, кометоподобные орбиты таким способом объяснить нельзя.

Однако совсем недавно в журнале "Nature" появилась статья двух американских астрономов, которые долгое время изучали планетную систему звезды Эпсилон Андромеды. В 1996 году около этой звезды была обнаружена планета типа горячего Юпитера, а в 1999-м — еще две планеты типа холодных Юпитеров с очень вытянутыми орбитами. За прошедшие годы изучение этой системы принесло столько данных, что сейчас авторы сумели разработать математическую модель движения этих планет, каким оно является в настоящее время, и продолжить такой расчет вспять на десятки тысяч лет.

Этот прием приблизил их к разгадке холодных Юпитеров.

Оказалось, что эволюция планетной системы Эпсилон Андромеды происходила так, словно какое-то время назад в ней случилось резкое изменение, затронувшее только внешние планеты. Лучше всего согласуется с имеюшимися данными модель, по которой в какой-то момент в прошлом к самой внешней планете приблизилась еще одна (которой сейчас нет в системе) и своим притяжением толкнула ее в сторону второй внешней планеты. Результат был подобен биллиардному удару: планета- нарушитель вылетела из своей звездной системы в космос, планета, испытавшая главный удар, перешла на вытянутую орбиту, а вторая планета обрела еще более сложное движение — она перешла на переменную орбиту, которая периодически меняется от вытянутой до круговой и снова превращается в вытянутую. Не может ли быть, что и другие холодные Юпитеры когда-то претерпели аналогичные столкновения?

Загадочны и плотности этих гигантских планет. Как уже говорилось, вычисление таких плотностей требует прохождения планеты перед диском своей звезды, а эта удача сопутствовала астрономам до сих пор лишь восемь раз. Но и этого хватило, чтобы убедиться, что плотность холодных Юпитеров (в отличие от газовых гигантов Солнечной системы) варьирует в очень широких пределах — от половины плотности Юпитера до нескольких плотностей Сатурна.

Вместе взятые, все эти загадки поддаются некоему обобшению. Его можно сформулировать так. Все внесолнечные планеты непохожи на планеты-гиганты Солнечной системы, а все планетарные системы вокруг других солнцеподобных звезд непохожи на планетную семью нашего Солнца. Это неприятное обобщение. Оно толкает к выводу, что наша Солнечная система уникальна. В ней есть твердые планеты, обращающиеся по устойчивым круговым орбитам и поэтому — в принципе — способные быть носителями жизни, и есть планеты- гиганты, которые тоже обращаются по круговым орбитам и потому никому не мешают. В других планетных системах пока не найдены твердые, землеподобные планеты, обращающиеся на таких "пригодных для жизни" орбитах, зато есть гиганты, движущиеся либо по вытянутым, либо по спиральным орбитам, что наверняка создает угрозу стабильному, неизменному движению землеподобных планет, даже если они там есть.

Мысль об уникальности нашей Солнечной системы с недавних пор обрела у астрономов некое "второе дыхание". То и дело появляются статья, отмечающие те или иные признаки, как будто указывающие, что появление планет около нашего Солнца происходило в каких-то особо благоприятных условиях. Было бы интересно свести все эти признаки воедино, но это вышло бы за рамки нашей статьи. Поэтому ограничимся самым общим соображением.