Показать меню
Лаборатория
Планетное нашествие

Планетное нашествие

Об очередном перевороте в восприятии Вселенной и о планете Меланхолия

1 января 2014 Иван Куликов

На наших глазах небо с мириадами звёзд сменяется небом с бесчисленным множеством планет. Установив это, современная астрономия совершает переворот, сравнимый с птолемеевским и коперниковским. Для нас небо всегда было океаном звёзд, в котором дрейфует неполная дюжина планет Солнечной системы. Половина из них — Венера, Юпитер, Марс, Сатурн — стабильно видны невооружённым глазом даже из освещённых городов. Немного можно назвать столь же устойчивых и с детства привычных картин мироздания, как эта. И вот она исчезла. Баста. Finita. The End.

Мечтатели и фантазёры, классики научной фантастики и сочинители сомнительных романов вынимали, словно фокусники из шляпы, одну планету за другой — все эти бесконечные разноцветные миры, солярисы, ка-пэксы, плюки, татуины, пандоры, меланхолии. И вдруг оказались до смешного правы. Похоже, их образ мироздания только теперь начинает разворачиваться как реальный.

Вселенная, заново переоткрытая за последние 20 лет благодаря мощнейшим телескопам и компьютерам, оказалась сиквелом их снов. Шоу сотен миллиардов звёзд было впечатляющим. Шоу триллиона планет будет грандиозным. Но мы начинаем с титров.

22 октября 2013 года на сайте The Extrasolar Planets Encyclopedia — Энциклопедия внесолнечных планет — произошло рутинное, но символичное событие: энциклопедия пополнилась тысячной экзопланетой. Нашлёпка «экзо» означает, что планета находится за пределами Солнечной системы (по аналогии называют, например, и внешний скелет насекомого, то есть экзоскелет). Как мы увидим, нашлёпка эта совершенно лишняя. Внешних планет так много, что обозначать их специальным словом — это всё равно что называть аборигенов иностранцами, выезжая за границу. Не станем подчёркивать свою провинциальность.

Проект WASP
 

Итак, тысячной планетой оказалась WASP-82b — горячий газовый гигант массой в полтора Юпитера. Планета вращается по очень низкой орбите вокруг звезды спектрального класса F5, расположенной в окрестностях созвездия Ориона на расстоянии 200 парсек от Земли. Свет преодолевает его примерно за 650 лет. Звезда в два раза более крупная, в полтора раза более массивная и существенно более горячая, чем Солнце.

Что известно о юбилейной планете, которую этой осенью как-то проворонили, увлёкшись нобелевскими лауреатами и бозоном Хиггса?

Вращается WASP-82b быстро — год на ней пролетает за трое земных суток. Из-за близкого соседства со звездой её атмосфера разогрета до 2000 градусов по Цельсию. Подобные ей планеты так и называют: «раздутыми горячими юпитерами». Атмосфера постепенно испаряется, и возможно, за планетой тянется красивый шлейф, похожий на кометный. Есть чем залюбоваться, хотя в туратласе Млечного Пути это не самая интересная достопримечательность. В последнее время такие «юпитеры» находят регулярно. Но ещё десять лет назад её открытие стало бы сенсацией.

Об открытии WASP-82b сообщила группа астрономов, которая анализирует данные двух роботизированных телескопов: на острове Пальма на Канарском архипелаге и на мысе Доброй Надежды в ЮАР. Оба специально построены для поиска внесолнечных планет. Каждую ночь они фиксируют мельчайшие изменения в яркости примерно 100 тысяч звёзд. Определённые до миллионных долей процента падения яркости могут означать, что звезду заслонил объект планетной массы — так называемая транзитная планета. Подтвердить это, а также вычислить параметры транзитных планет помогают специальные алгоритмы. Без компьютеров охотиться за планетами бессмысленно.

Проект WASP с его двумя телескопами — лишь небольшая часть огромного конвейера по поиску планет, к которому за последние 15 лет подключились десятки обсерваторий, наземных и космических. Конвейер работает круглосуточно, обрабатывает терабайты данных, наращивает список чужих миров. Уже через несколько дней, в момент написания этих строк, энциклопедия насчитывала уже 1028 объектов. Почти тридцать новых планет за неделю! И на очереди — более трёх тысяч кандидатов, обнаруженных орбитальным телескопом «Кеплер», запущенным НАСА на орбиту в 2009 году. В следующей очереди будут десятки, сотни тысяч.

Обозначив пилотную тысячу внесолнечных планет, астрономия проставила внушительное многоточие. Огромный массив данных, полученных в последние десятилетия, не оставляет сомнений, что число планет в Млечном Пути достигает нескольких сотен миллиардов. Возможно, оно существенно превосходит число всех звёзд Галактики. При этом несколько десятков миллиардов могут относиться к планетам земной группы, которые удалены от звёзд на расстояния, комфортные для жизни — в её земном понимании, конечно, другого у нас пока нет.

Откуда взялись эти сотни миллиардов, если ещё вчера (хотя нет, всё-таки уже позавчера) все известные планеты можно было пересчитать по пальцам, рассмотреть в бинокль или телескоп, а инопланетные миры прозябали в статусе туманных гипотез, научной фантастики и сказок для детей?

Участок неба, сканированный «Кеплером», находится в районе созвездий Лебедя, Лиры, Дракона и составляет всего 0,28% площади небосвода (для охвата всей небесной сферы потребовалось бы примерно 400 «Кеплеров»). В нём насчитывается примерно полмиллиона звезд оптического спектра. Исходя из технических возможностей устройства и некоторых других соображений, область мониторинга сократили до 150 тысяч звезд. Малейшие изменения в их яркости «Кеплер» фиксировал три года и передавал информацию на Землю. После отсева данных список звёзд, которые потенциально обладают планетными системами, уменьшился ещё до 17 тысяч (заметим, это вовсе не означает, что у оставшихся 130 тысяч звёзд нет планет, просто информации для изучения этого вопроса пока недостаточно или она по разным причинам отбракована). Считается, что он может уменьшиться ещё на 10 тысяч. Как бы то ни было, сейчас список «Кеплера» насчитывает примерно три тысячи реальных кандидатов в планетные системы. Для статистики — вполне достаточно.

И статистика шокирует. Так, согласно данным «Кеплера», 90% звёзд спектрального класса М, или красных карликов (меньших по размеру и более холодных, чем Солнце), имеют как минимум одну планету размером от половины до четырёх радиусов Земли. «Кеплер» уже обнаружил около ста таких. При этом в 15% случаев подобная планета будет находиться в потенциально обитаемой зоне. О распространении планет можно судить не только по красным карликам, у звёзд другого класса их находят тоже. Но М-звезды — удобная модель для набора статистики по внесолнечным землям. Во-первых, около красных карликов их проще и надёжнее находить методом транзита (именно он применялся в «Кеплере»). Во-вторых, считается, что звёзды этого типа составляют 80% звёзд Млечного Пути. Учитывая, что планеты в таких системах — норма, общий случай, можно предположить, что в нашей Галактике насчитывается как минимум 160 миллиардов планет земного радиуса только в системах красных карликов. Из них примерно два десятка миллиардов вращаются по комфортным орбитам, где не очень жарко и не очень холодно, водоёмы (если они есть) могут быть жидкими хотя бы некоторое время года, а гравитация сопоставима или равна земной. Не верится. Но по всей видимости, такова реальность.

Цифры по красным карликам подтверждаются альтернативными данными, полученными с наземного телескопа HARPS, входящего в состав Южной европейской обсерватории в Чили. Альтернативность заключается в том, что HARPS ищет планеты совершенно другим способом — не по транзитам, а по гравитационным «покачиваниям» звёзд, которые могут вызывать планеты. Телескоп способен улавливать скорость покачивания очень далёких звёзд до нескольких метров в секунду, а в будущем точность увеличится до нескольких сантиметров. Тщательно исследовав в течение шести лет поведение сотни красных карликов в разных частях Галактики, астрономы пришли к выводу, что у 40% звёзд такого типа могут встречаться планеты земного размера в зоне обитаемости. Более высокий процент объясняется, наверное, тем, что рассматривался другой диапазон таких планет — до 10 земных радиусов.

Выходит, звездное небо у нас над головой было яркой декорацией, ёлочной гирляндой, за которой прячется лес, россыпью огней которой издали кажется город. Нет, целая Вселенная планет.

160 миллиардов миров — лишь прелюдия планетарного мегашоу, запущенного современной астрономией. Если учесть звёзды другого класса и планеты другого типа, не только «земля» и «суперземля», но также обширную номенклатуру газовых гигантов, промежуточных планет, обнаруженные недавно планеты без звёзд и планеты, найденные другими методами, это число вырастет в разы. Пора их как-то осознать, не копируя умственную неповоротливость окружения Клавдия Птолемея, который вывел закон движения планет, до него считавшегося непредсказуемым. Или современников Николая Коперника, уверенных в единственности и исключительности земного мира.

Планетарный раж достиг столь бодрых темпов, что художественные образы становятся космической реальностью. Например, в галерее уже исчисленных планет выставлен на обозрение такой мощный культурный архетип, как Солярис — планета-океан GJ 1214, 42 световых года от Земли, созвездие Змееносца. Вокруг хрестоматийной Альфы Центавра, ближайшей к нам звезды и родины целой армии героев и антигероев, в том числе из «Аватара» и «Гостьи из будущего», недавно тоже были найдены планеты, притом одна почти земной массы, правда, не в «обитаемой» зоне. Есть и особо изысканные случаи для литературных знатоков, такие как фотография планеты из системы Фомальгаута, тянущая целый обоз образов от лавкрафтовских «Грибов с Юггота» до измышлений Эдмонда Гамильтона и Филипа Дика. Последний был уверен, что космический суперинтеллект VALIS квартировал именно на Фомальгауте, перед тем как переместиться в гостиную писателя на Земле.

Даже странствующую по космосу планету Меланхолию, из-за которой разыгрались нервы у Кирстен Данст в одноименном фильме Ларса фон Триера, недавно сфотографировали. Её имя присвоено молодому газовому гиганту PSO J318.5-22 в звёздной группе Бета Живописца. Гигант, не связанный ни с какими звёздами, меланхолично дрейфует в пустоте в 80 световых лет от Земли. Далековато для тревожных состояний. Но для тех, кто всё-таки хочет смотреть на небо с меланхолией, совсем как на гравюре Дюрера, про Бету Живописца есть другой интересный факт. Эта молодая звезда, окружённая плотным осколочным диском, уже успела активно напылить в нашей Солнечной системе, куда она поставляет приличное число мелких межзвёздных метеороидов.

Все материалы Культпросвета