Экзопланета-рекордсменка
8 марта 2013 г.
Если где-то на далекой планете в глубинах Вселенной действительно существует высокоразвитая цивилизация, обладающая оптическими телескопами, то ей будет очень непросто обнаружить нашу маленькую и тусклую Землю рядом с ослепительно ярким Солнцем. В точно такой же ситуации находятся и земные астрономы, пытающиеся найти внесолнечные планеты, обращающиеся вокруг далеких светил. Собственно, первую такую экзопланету удалось обнаружить всего лишь четверть века назад. Но ведь в современной науке четверть века - огромный срок. За этот период и методы астрономических наблюдений, и космические технологии, и компьютерная аппаратура усовершенствовались настолько, что сегодня открытие новых экзопланет поставлено, можно сказать, на поток.
"Кеплер": четыре года на орбите
Колоссальный вклад в обнаружение внесолнечных планет вносит американский космический телескоп Kepler, запущенный именно с этой целью ровно четыре года назад, 7 марта 2009 года. Говорит Том Баркли (Tom Barclay), астроном Исследовательского центра Эймса в Моффет-Филде, штат Калифорния, на который возложены управление миссией и анализ полученных от телескопа научных данных: "Kepler - это фотометр с апертурой в метр. Аппарат находится на гелиоцентрической орбите, следуя за Землей. Он имеет фиксированное поле зрения площадью около 115 квадратных градусов, что позволяет отслеживать и каждые полчаса измерять яркость примерно 160 тысяч звезд. Цель - в том, чтобы обнаружить колебания светимости звезды, вызванные так называемым транзитом, то есть прохождением планеты на ее фоне. Амплитуда колебаний позволяет оценить размеры планеты, частота колебаний - период ее обращения вокруг светила".
Транзитный метод - единственный, позволяющий обнаруживать небольшие экзопланеты. Прочие методы - метод Доплера, метод гравитационного микролинзирования и так далее - такой возможности не дают. Конечно, все это - методы косвенные, непрямого наблюдения, однако с их помощью ученым удалось с высокой достоверностью открыть свыше 850 внесолнечных планет. Один только "Кеплер" обнаружил уже более ста экзопланет, их существование было с тех пор подтверждено независимыми группами астрономов, количество же кандидатов в экзопланеты, не получивших пока подтверждения, подбирается уже к трем тысячам.
Миниатюрная планета-рекордсменка
Конечно, поначалу исследователи нащупывали преимущественно крупные экзопланеты - газовые гиганты размером с Юпитер или даже больше, - однако со временем доля экзопланет размером с Нептун или даже еще более мелких стала расти, причем непропорционально быстро. Наконец, чуть менее полутора лет назад была открыта первая внесолнечная планета размером с Землю, однако "Кеплер" продолжил поиски, и не без успеха. Наглядное свидетельство тому - открытие планетной системы Kepler-37 с ее рекордсменкой - планетой Kepler-37b. Том Баркли поясняет: "Это самая маленькая экзопланета из всех, известных нам на сегодняшний день. Ее диаметр составляет менее трети диаметра Земли, то есть она даже меньше Меркурия - самой маленькой планеты Солнечной системы - и лишь немногим больше Луны".
Планетная система Kepler-37 с желтым карликом в центре включает, помимо миниатюрной 37b еще, по крайней мере, две несколько более крупные планеты - 37c и 37d. Система расположена в созвездии Лира, ее отделяет от нас расстояние в 210 световых лет.
Везение - незаменимый помощник исследователя
Обнаружить на таком удалении столь маленькую экзопланету удалось лишь благодаря стечению нескольких благоприятных обстоятельств, говорит Том Баркли: "Прежде всего, звезда в центре системы Kepler-37 имеет довольно высокую светимость, то есть полученный нами сигнал был достаточно сильным. Это и позволило нам обнаружить и измерить крошечное снижение яркости, вызванное транзитом планеты. А еще нам повезло в том, что эта звезда оказалось очень спокойной, на ней практически нет пятен, она светит ровно. Это изрядно облегчило нам работу".
Измерения позволили выяснить и некоторые интересные детали, касающиеся миниатюрной экзопланеты: "Этой планете требуется всего 13 суток на одно обращение вокруг светила. То есть один год там длится всего 13 суток. Орбита этой планеты пролегает очень близко к светилу, в три с лишним раза ближе, чем орбита Меркурия к Солнцу, поэтому на поверхности Kepler-37b должно быть жарко - около 700 градусов Кельвина. В целом же она похожа на Меркурий - маленькая раскаленная каменная планета без атмосферы".
Безграничное многообразие планетных систем
Открытие системы Kepler-37, очевидно, заставит астрономов пересмотреть некоторые устоявшиеся представления о возникновении планетных систем. До сих пор считалось, что маленькая планета на близкой к центральному светилу орбите может существовать лишь в том случае, если на удаленной орбите имеется тяжелая планета-гигант, своей гравитацией уравновешивающая всю систему.
У планеты Kepler-37b такого противовеса нет: вторая по величине планета системы - Kepler-37c - чуть меньше Венеры, третья, самая крупная - Kepler-37d - примерно вдвое больше Земли, но все они обращаются по очень близким к светилу орбитам - более близким, чем орбита Меркурия в нашей системе. Период обращения у них составляет соответственно 21 и 40 суток. Однако расчеты на компьютерной модели подтвердили то, что ранее показали наблюдения: система стабильна. "Открытие продемонстрировало многообразие планетных систем во Вселенной, - говорит Том Баркли. - Нам сегодня известны планеты самых разных размеров и консистенций, обращающихся вокруг своих светил по самым разным орбитам. То есть наша Солнечная система - всего лишь одна из многих форм планетных систем".
Открытие второй Земли - вопрос времени
Несколько разочаровывает, конечно, что ни на одной из планет системы Kepler-37 жизнь невозможна - по крайней мере, в ее земной форме. Но на самом деле открытие должно вселять в нас оптимизм, говорит ученый: "Оно показывает, что мы уже сегодня в состоянии обнаруживать во Вселенной на очень больших расстояниях очень маленькие небесные тела. Значит, открытие землеподобной планеты, расположенной в зоне обитаемости, то есть обращающейся вокруг светила на "правильном", подходящем для зарождения жизни расстоянии, - это лишь вопрос времени".
Возможно даже, такая планета найдется среди тех уже обнаруженных телескопом "Кеплер" почти трех тысяч кандидатов в экзопланеты, которые сегодня ждут своего подтверждения независимыми экспертами.