Йэн Стюарт - Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Несмотря на плохо работающие маховики, Kepler обнаружил 1013 планет у 440 звезд плюс 3199 кандидатов в планеты, действительную природу которых еще предстоит установить. Крупные планеты легче заметить, поскольку при прохождении они блокируют больше света, так что среди открытых Kepler экзопланет они, скорее всего, представлены шире, чем в реальной Вселенной. До некоторой степени, правда, этот эффект можно скорректировать. Kepler нашел достаточно экзопланет, чтобы можно было статистически оценить число планет с определенными характеристиками в нашей Галактике. В 2013 году NASA объявило, что Галактика, вероятно, содержит по крайней мере 40 миллиардов экзопланет земного размера на землеподобных орбитах около солнцеподобных звезд и красных карликов. Если это так, то Земля далеко не уникальна.

В каталоге орбит и звездных систем есть данные о множестве систем, совершенно непохожих, на первых взгляд, на нашу Солнечную систему. В них редко действуют простые и аккуратные закономерности вроде закона Тициуса — Боде. Астрономы только начинают разбираться в премудростях сравнительной анатомии звездных систем. В 2008 году Эдвард Томмз, Соко Мацумура и Фредерик Рэйзио построили численную модель аккреции планет в протопланетных дисках. Результаты позволяют предположить, что системы, подобные нашей, встречаются сравнительно редко, поскольку возникают только в тех случаях, когда основные параметры, характеризующие диск, подходят опасно близко к грани, за которой планеты вовсе не формируются. Гигантские планеты встречаются намного чаще. В пространстве параметров протопланетного диска наша система, если можно так сказать, балансирует на грани катастрофы. Однако базовые математические принципы приложимы и к ним тоже: в частности, речь идет о возникновении орбитальных резонансов. К примеру, системы звезд Кеплер-25, Кеплер-27, Кеплер-30, Кеплер-31 и Кеплер-33 имеют по крайней мере по две планеты в резонансе 2:1. Для систем Кеплер-23, Кеплер-24, Кеплер-28 и Кеплер-32 известно по крайней мере по две планеты в резонансе 3:2.

В настоящее время охотники за планетами приспосабливают свои методики к поиску других составляющих звездных систем, в том числе экзолун и экзоастероидов, способных давать крохотные дополнительные впадинки на кривых блеска, причем очень сложным образом. Дэвид Киппинг при помощи суперкомпьютера заново проверяет данные Kepler по 57 экзопланетным системам, выискивая указания на присутствие экзолун. Рене Элле провел теоретические расчеты, считая, что у экзопланеты размером в несколько раз крупнее Юпитера (что достаточно обычно) могла бы быть луна размером с Марс, и в принципе Kepler был бы способен заметить это. Ио, спутник Юпитера, вызывает радиовсплески, взаимодействуя с магнитным полем планеты, и подобное может происходить где угодно, поэтому Хоакин Нойола занят поисками экзолунных радиосигналов. Когда в 2019 году будет запущен Космический телескоп имени Джеймса Вебба — преемник Космического телескопа имени Хаббла, — он, возможно, сможет непосредственно увидеть какую-нибудь экзолуну.

Михаэль Хиппке и Даниэль Ангерхаузен охотятся на экзотроянцев. Напомню, что троянский астероид следует за планетой примерно по той же орбите, обгоняя ее на 60° или на столько же отставая, поэтому при прохождении диска звезды он дает собственное крохотное снижение блеска — собственный провальчик на кривой блеска. Вообще-то астрономы давно ищут такие эффекты, но пока ничего не нашли, поскольку они должны быть чрезвычайно слабыми. Вместо этого Хиппке и Ангерхаузен используют статистический подход, — примерно так, как если бы они бродили по заповеднику и считали львиные следы. По следам нельзя сказать, какие именно львы здесь проходили, но можно оценить, как много в этом заповеднике львов. Пытаясь усилить сигналы, связанные с экзотроянцами, исследователи сложили почти миллион кривых блеска. В результате они получили слабые провалы сигнала в троянских точках, но провалы эти статистически незначимы. Лишь если сложить графики пополам, так чтобы позиции впереди планеты и позади нее на равных угловых расстояниях совпали, то на 60° (плюс и минус вместе) получится статистически значимый провал.

Общепринятое в научной фантастике предположение о том, что у далеких звезд часто имеются планеты, как его ни высмеивали, оказалось абсолютно верным. А как насчет другого связанного с этим типичного сюжета научной фантастики — существования разумных инопланетных [71] В книге «Придумать инопланетянина» мы с Джеком Коэном высказываем предположение, что самое важное — это экстеллект: способность разумных существ объединять свои знания в единый пул, доступный для всех. Интернет — пример такого пула. Строительство звездных кораблей невозможно без экстеллекта. форм жизни? Это куда более сложный вопрос, но опять же, было бы странно, если бы Вселенная с квинтиллионами планет умудрилась породить ровно одну планету с разумной жизнью на ней. Слишком много факторов должны сойтись в точности, чтобы сделать наш мир единственным в своем роде.

В 1959 году Джузеппе Коккони и Филип Моррисон опубликовали в журнале Nature провокационную статью «В поисках межзвездных сигналов». Авторы указали, что радиотелескопы уже стали достаточно чувствительными, чтобы принять радиосообщение от инопланетной цивилизации. Они предположили также, что инопланетяне выбрали бы для связи с нами самую заметную частоту: 1420 МГц, линию HI в спектре водорода. Это особая частота, потому что водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной.

Радиоастроном Фрэнк Дрейк, решив проверить идею Коккони и Моррисона, инициировал проект Ozma, целью которого был поиск таких сигналов с близлежащих звезд ε Эридана и τ Кита. Обнаружить ничего не удалось, но в 1961 году Дрейк организовал конференцию по «поиску внеземного разума» SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). На той встрече он записал математическое уравнение, в котором число инопланетных цивилизаций в нашей Галактике, способных в настоящий момент поддерживать связь по радио, выражалось в виде произведения семи параметров, таких как средняя скорость формирования звезд, доля планет, на которых развивается жизнь, и среднее время, на протяжении которого типичная цивилизация способна передавать пригодные для обнаружения радиосигналы.

Уравнение Дрейка часто используется для вычисления того, сколько существует способных к контакту инопланетных цивилизаций, но намерение Дрейка состояло вовсе не в этом. Он пытался выделить важнейшие факторы, на которых следует сосредоточиться ученым. У его уравнения есть недостатки, особенно если воспринимать его буквально, но размышления над ним помогают осознать, что инопланетные цивилизации и правда возможны и что мы в принципе могли бы в один прекрасный момент принять их сигналы. На смену проекту Ozma пришел проект SETI, который запустили в 1984 году Томас Пирсон и Джилл Тартер; по их замыслу, этот проект должен был возглавить систематический поиск инопланетных сообщений.