Сезон охоты на внесолнечные планеты, открытый чуть более десяти лет назад, принёс уже весомую добычу, хотя никаких форм жизни пока найти не удалось. Но похоже ловцы экзопланет лишь входят во вкус — как недавно выразился один из ветеранов космического поиска, астроном МишельМайор, эта область исследований чарующе притягательна . Что ещё нашли новенького?
Речь пойдет о свободно плавающих гигантских планетах, или планетарах . Открыты они были всего около восьми лет назад, уже после обнаружения нескольких первых десятков планет около ближайших звезд, и если свойства этих первых внесолнечных планет оказались просто весьма загадочными, то свойства планетаров оказались, как у Гоголя, загадочными во всех отношениях.
К открытию планетаров привели как раз упомянутые поиски внесолнечных планет, развернувшиеся в последнем десятилетии только что минувшего века. Однако первое сообщение, в 1998 году, об открытии планеты, не обращающейся вокруг какой бы то ни было звезды, а свободно плавающей в космосе, прошло почти незамеченным. И немудрено — оно было укрыто где-то в середине статьи японского астронома Мотохиде Тамура и его коллег о молодых коричневых карликах.
Коричневые карлики иногда называют еще несостоявшимися звездами , потому что они слишком малы для того, чтобы в их недрах началась термоядерная реакция, и они смогли бы засветиться собственным светом. Такие карлики — промежуточная ступень между планетами и звездами. Где по массе кончаются собственно планеты и начинаются коричневые карлики, не совсем ясно, и дело еще более запутывается тем обстоятельством, что, как показали последние открытия, некоторые коричневые карлики имеют собственные планеты, которые обращаются вокруг них, как около звезд. А вот планетары, как и коричневые карлики, своих звезд не имеют. Как раз в ходе своих исследований коричневых карликов Тамура и его группа обнаружили среди них объекты, массы которых лежат в области масс гигантских планет .
Это открытие было сделано в ходе изучения молодых звезд в туманности Хамелеон, где идет бурное звездообразование. Спустя два года еще 13 кандидатов в планетары с массой меньше коричневых карликов были открыты Лукасом и Роче в туманности Ориона, тоже в районе, богатом молодыми звездами. На этот раз астрономы обратили внимание на странный факт существования планет без звезд и сначала поставили сей факт под сомнение.
Однако вскоре другая группа астрономов во главе с Марией Осорио из Пасадены обнаружила вблизи звезды Сигма Орионис (в другой части созвездия Ориона) еще 18 тусклых, инфракрасных, свободно плавающих объектов. Эта область находится всего в 1000 световых лет от нас и изобилует молодыми (в возрасте от 1 до 5 миллионов лет) звездами. В пространстве между этими звездами группа Осорио наблюдала небольшие объекты с температурой всего 1700-2200 градусов и массами между 5 и 15 юпитерианских масс. Авторы очень осторожно назвали их молодыми, изолированными объектами планетарной массы . В следующем, 2001 году на сцене вновь появились Лукас и Роче, которые предъявили новые, спектроскопические доказательства того, что найденные ими ранее объекты — теперь их уже было 15 — действительно молодые (не более 1 миллиона лет) и имеют малую массу. Эти авторы и назвали их планета-рами .
Общим во всех этих открытиях было обнаружение свободно плавающих планет внутри скопления молодых звезд. Такие скопления астрономы называют открытыми , потому что звезды здесь образуются далеко друг от друга и потому не связаны гравитационными силами. С течением времени эти скопления расшатываются галактическими приливными воздействиями (притяжение галактики в целом вызывает в них периодические сгущения и разрежения, как Луна вызывает приливы и отливы в земных океанах), и звезды, вышвырнутые этими воздействиями из своих космических ясель , пускаются в одинокий, многомиллиардо-петний путь по галактике, подобно нашему Солнцу.
После обнаружения плане-гаров в открытых звездных скоплениях возникла мысль поискать их также в скоплениях закрытых, так называемых шаровых . Так называются скопления звезд,связанные гравитационными силами и потому эстающиеся рядом на протяжении всех миллиардов лет своей жизни. Шаровые скопления, в этличие от открытых, насчитывают до 10 и более миллиардов иет. Одним из таких древних звездных гнезд является шаровое скопление 47 Тук, и в 1999 году Рональд Гиллиланд с коллегами занялся поисками там знесолнечных планет.
Группа Гиллиланда систематически обследовала 34 тысячи звезд этого скопления в поисках гигантских планет, обращающихся вокруг этих звезд. Исходя из данных по близким к нам звездам, у которых уже были обнаружены такие Юпитеры , можно было надеяться обнаружить в скоплении порядка 20 таких же гигантских планет. Поиск, однако, не показал ни одной.
Вообще говоря, это можно объяснить. Внесолнечные планеты были открыты, как правило, у звезд, богатых тяжелыми элементами. Но древние шаровые скопления образовались в те времена, когда таких элементов в космосе было еще мало (они образуются только в недрах сверхновых звезд и рассеиваются в космосе при их взрывах). Возможно также, что образованию планет в шаровых скоплениях мешает теснота.
И возможно, наконец, что околозвездные планеты там все-таки образуются, но потом вышвыриваются со своих орбит из-за хаотических гравитационных воздействий проходящих поблизости звезд. Такие прохождения звезд должны быть там очень часты. В таком случае скопления должны быть богаты не столько околозвездными планетами, сколько свободно плавающими планетарами. Но последующий поиск таких пла-нетаров тоже оказался безрезультатным. Загадка усложнялась и, в отсутствие новых, более чувствительных средств поиска, астрономы решили прибегнуть к компьютерному моделированию.
Такое моделирование произвели в 2001 году американцы Харли и Шара. Компьютер справился с задачей и показал, как будет развиваться заложенная в него модель от момента ее образования до возраста 4,5 миллиарда лет. Она выглядела следующим образом.
По истечении 4 миллиардов лет 10% всех планет, которые поначалу предполагались обращающимися вокруг отдельных звезд скопления, оказались оторванными от своих звезд и около 13 % из них свободно плавали внутри скопления. Еще 66 % исходных планет вообще ушли из скопления вместе со своими звездами, 1 % был поглощен своими звездами и 4 % перешли на орбиты около других звезд.
Большинство освобожденных планет приходилось на ядро скопления, где столкновения звезд происходили чаще всего, и уже оттуда эти свободно плавающие планеты постепенно уходили в наружные части скопления, причем процесс этот занимал в среднем около 200 миллионов лет. Окончательный уход звезд и планет из скопления происходил в основном под воздействием приливных сил скопления в целом и частично — за счет звездных столкновений, в результате которых одна из звезд приобретала скорость, достаточную для испарения .
Авторы назвали эти результаты интригующими , так как они указывают на возможное существование в шаровых скоплениях большого числа плане-таров. Понятно, что такая возможность реализуется лишь в том случае, если в скоплении уже первоначально образуются околозвездные планеты. Как мы уже знаем, такие планеты пока что не обнаружены. Поэтому расчеты Харли и Шара имеют лишь принципиальное значение. Но принципиальное значение они имеют. Если будущие наблюдения, с более чувствительными приборами, обнаружат в шаровых скоплениях околозвездные планеты, можно будет с уверенностью утверждать, что там есть и планетары. И что же — увеличивает это вероятность существования космических цивилизаций? Вряд ли. Сиротливо блуждающие в ледяной космической ночи планетары — это очень холодные, темные и, скорее всего, безжизненные миры, способные воспламенить, разве что, очень живое воображение, — но не искру жизни, увы.
В поисках других земель.
В данном случае слово земель в заголовке следовало бы писать с большой буквы: речь идет о поиске планет, подобных нашей Земле. В этой области космических исследований в последнее время произошли важные события. Впервые почти за 10 лет, прошедших со времени открытия первой внесолнечной планеты, астрономы обнаружили около далеких звезд сразу три небесных тела размером много меньше Юпитера.
Группа американских астрономов под руководством самых удачливых искателей экзопла-нет, Батлера и Марси, обнаружила новую такую планету вблизи звезды (красного карлика) под каталоговым номером GJ436. Эта группа представила свои результаты в Астрофизический журнал , который обещал вскоре их опубликовать. За это время Марси успел встретиться с Барбарой Мак-Артур из Техасского университета и узнать, что ее группа обнаружила еще более маленькую планету вблизи звезды из созвездия Рака.
В ходе поисков группа Мак-Артур пользовалась помощью четырех европейских астрономов, чьи имена она решила включить в публикацию, которую готовила для журнала Nature . Узнав, что там придется долго ждать, она тоже перенесла свою статью в Астрофизический журнал . В результате астрономы между собой переругались за право первой публикации.
Чем объяснить такое стремление быть первыми? Совершенно понятной причиной — все новооткрытые планеты резко отличаются от всего, найденного ранее. За годы поиска экзопланет астрономы открыли более сотни таких объектов, но все они не намного отличаются по массе от нашего Юпитера, который в 318 раз тяжелее Земли. Такая планета-гигант может быть только газовой, возможно — с твердым ядром внутри, а газовые планеты, как считается, не могут поддерживать органическую жизнь, хотя бы уже потому, что у них нет твердой поверхности. Но почти все прежде открытые экзопланеты были не просто экзо-Юпитерами, но вдобавок относились к типу, которые ученые назвали горячими и сверхгорячими Юпитерами, потому что они стремительно обращались на весьма малом расстоянии от своих звезд и в результате были нагреты до очень высокой температуры, в несколько сот или даже тысяч градусов, что уж совсем исключает возможность жизни на них.
Разумеется, открытие и изучение экзопланет очень многое дает науке, независимо от того, большие это планеты или малые, но точно так же понятно, что астрономы больше всего хотели бы открыть планеты, подобные нашей Земле, что приблизило бы их к ответу на давний вопрос — существует ли жизнь еще где-нибудь во Вселенной. Единодушное мнение ученых сводится в этом вопросе к тому, что жизнь может возникнуть лишь на относительно небольших, имеющих твердую поверхность (и воду), то есть на состоящих из скальных пород планетах. В Солнечной системе такими являются Меркурий, Венера, Земля, Марс.
По мере открытия все новых экзопланет, а затем целых экзо-планетных семейств около одной и той же звезды астрономы обретали все большую уверенность, что такие же планеты существуют и у других звезд. Главным основанием для такой уверенности было то, что выявилась любопытная закономерность: чем меньше масса экзопланеты, тем больше таких планет. Проще говоря, экзопланет с массой в 9-10 Юпитеров меньше, чем экзопланет с массой в 7-8 Юпитеров и так далее. Можно думать, что планет с массой меньше юпитерианской еще больше, а землеподобных и вообще несчитанное множество. Беда была лишь в том, что обнаружить их было до поры до времени невозможно. Теперь это удалось.
Планета, обнаруженная Мэйджором и Квелозом, имеет массу в 14 земных, что делает ее похожей на наш Уран (его масса составляет 14,5 массы Земли). Чуть-чуть больше, по расчетам, масса планеты, открытой Барбарой Мак-Артур (14,2 массы Земли). Самая большая из новых планет, открытая Батлером и Марси, несколько превосходит наш Нептун: ее масса равна 21 массе Земли, тогда как масса Нептуна — 17 земных. Таким образом, новые открытия означают своеобразную революцию в истории исследования внесолнечных планет. Впервые астрономам удалось перешагнуть юпите-рианский барьер и разом перейти из области планет в сотни земных масс к планетам в десятки масс Земли. А поскольку такие планеты, подобно нашим Нептуну и Урану, должны быть, согласно современным представлениям, твердыми и скальными, только покрытыми толстой, плотной газовой атмосферой, то упомянутая революция означает также приближение к планетам, могущим, в принципе, быть обителью органической жизни.
Увы, все три новооткрытые планеты такой обителью быть наверняка не могут. Как показали расчеты, все они обращаются чрезвычайно близко к своим звездам (периоды их полного оборота вокруг звезды исчисляются двумя-тремя земными днями). А это значит, что по своим климатическим характеристикам они подобны, скорее, нашему Меркурию. Приливные силы, вызванные притяжением звезды, должны были давно остановить вращение этих планет вокруг собственной оси, так что они, подобно Меркурию, наверняка обращены к звезде одной своей стороной, которая раскалена до тысяч градусов, и вечно обращены в космос другой стороной, на которой царит космический холод.
Правда, некоторые комментаторы, обсуждая новые открытия, уже припомнили давнюю гипотезу, согласно которой на таких меркуриях жизнь все же может существовать, поскольку там должен быть узкий сумеречный пояс умеренных температур между горячим и холодным полушариями. Но эта гипотеза пока что числится, скорее, по ведомству научной фантастики, а не науки. Говорить всерьез о возможности жизни на других мирах можно будет лишь после того, как будут открыты подлинно землеподобные планеты, а это требует резкого увеличения чувствительности приборов и использования новых методов исследования. К счастью, такие перспективы уже существуют.
Р.Нудельман Открытия и гипотезы №9
http://x-files.org.ua