Космос. От Солнца до границ неизвестного - Стивен Бэттерсби

Ярким примером является планетная система TRAPPIST-1. Всего на расстоянии 40 световых лет от Солнца по близким друг к другу орбитам вращаются семь планет умеренных размеров (типа Земли). У каждой из них – свои физические параметры и свои варианты атмосфер, океанов и возможных форм жизни. В принципе, такие системы из небольших планет, чьи характеристики как бы повторяют друг друга, но на новом уровне, как матрешки, могут быть достаточно распространены в нашей Галактике, и, возможно, лучше всего подходят для поиска внеземной жизни. Благодаря близости своих орбит и взаимному гравитационному влиянию они вошли в определенную гармонию друг с другом. На каждые восемь оборотов самой внутренней планеты TRAPPIST-1 вокруг центральной звезды приходится пять оборотов второй планеты, три оборота третьей планеты и два оборота четвертой планеты. Такой компактный часовой механизм, сцепленный гравитационными «шестеренками», мог бы даже способствовать распространению жизни между мирами.

Между тем, экзопланету LHS 1140 b у звезды LHS 1140 сейчас активно рассматривают как самое оптимальное место для поиска признаков жизни за пределами Солнечной системы. Диаметр этой суперземли превосходит земной в 1,4 раза, а масса – в 6,6 раза. Несмотря на близость своей орбиты к центральной звезде – в ее «году» 25 дней – планета получает примерно вдвое меньше света, чем Земля, потому что звезда прохладная. Скорее всего, температура на планете невысока, а значит вполне вероятно, что на ней есть вода в жидком состоянии. Звезда LHS 1140 – красный карлик, а звезды этого типа имеют склонность вспыхивать. Вспышки могут нанести ущерб вероятной жизни на близлежащих планетах, но LHS 1140 – необычайно спокойная звезда, поэтому риски для ее планеты не так уж велики. LHS 1140 b находится на расстоянии всего в 40 световых лет от Солнца, это одна из самых близких потенциально обитаемых экзопланет среди найденных к настоящему времени. В принципе, мы можем наблюдать затмения звезды LHS 1140 этой экзопланетой, если при ее движении по орбите она будет проходить между нами и звездой – великолепная возможность поискать у экзопланеты атмосферу. Ведь атмосфера будет искажать звездный свет в момент транзита, и можно будет найти признаки жизни, если они в этой атмосфере присутствуют.

Ближайшая к нам твердая планета Проксима b удалена от нас на 4,2 светового года. Точных оценок ее размера не существует, но вероятно, она немного больше Земли. Находясь недалеко от красного карлика Проксима Центавра, эта планета получает большие дозы рентгеновского излучения, и на нее изливается мощный звездный ветер. Это, конечно, не лучший вариант для существования жизни. В Проксиме b привлекает то, что она находится практически по соседству с нами – и мы можем поискать на ней атмосферу и признаки жизни, а однажды даже отправить туда межзвездный зонд.

Большинство экзопланет выглядят адски негостеприимно. Самую горячую из всех найденных, KELT-9 b, называют «горячим Юпитером» – она в 2 раза больше Юпитера по размерам. Ее орбита пролегает рядом с горячей звездой, и дневная температура превышает 4300 °C, что сравнимо с температурой оранжевой звезды. При такой интенсивности излучения от звезды и жаре атмосфера газового гиганта испаряется со скоростью до 10 миллионов тонн в секунду. К тому моменту, когда звезда расширится до размеров планеты, планета уже может превратиться в обнаженное ядро.

Но бывают и другие экзотические планеты. Если вам мало одной жары, можно подыскать такую планету, на которой без конца извергаются вулканы и блещут молнии. Kepler-10 b – первая экзопланета с твердой поверхностью, открытая за пределами Солнечной системы – находится так близко к своей звезде, что ее поверхность покрывают сплошные вулканы. Вулканическая пыль часто является причиной вспышек молний. Одна из моделей, в которой взяты за основу данные о земных извержениях, предполагает, что на планете Kepler-10 b может происходить до триллиона вспышек молний в час.

Планета HAT-P-7 b (1000 световых лет от Солнца) – это другая история. Метеосводки из этого удивительного мира уделяли бы основное внимание изменениям облачного покрова. Небо этой планеты скрывают рубиново-сапфировые облака – и это не преувеличение. Блеск планеты с течением времени меняется. Скорее всего, это связано с перемещением вдоль планеты ее самых ярких областей, а именно – с переменностью облачного покрытия. При высокой температуре, царящей на планете, не исключено, что облака могут состоять из корунда – именно из этого минерала образуются сапфиры и рубины на Земле.

Большинство экзопланет были обнаружены одним из двух методов. Гравитационное поле планеты может заставить звезду слегка «пошатываться», и линии в спектре звезды будут испытывать небольшие доплеровские сдвиги. Или, если орбита находится в плоскости луча зрения, планета может проходить перед своей звездой, и мы на Земле увидим, что звезда будет периодически тускнеть – такое событие называется «транзит». Тысячи планет были открыты методом «транзита» – с помощью космического телескопа «Кеплер». Этот же телескоп обнаружил изменения блеска у ряда планет, что может говорить об изменении на них метеоусловий.

Но оба эти метода плохо работают, когда планета маленькая или расположена далеко от звезды. Именно поэтому первыми среди экзопланет были обнаружены так называемые «горячие юпитеры» – гигантские планеты на близких орбитах к своим звездам. Ясно также, почему в каталоге внесолнечных планет преобладают большие планеты с высокими температурами.

Некоторые планеты были обнаружены методом гравитационного микролинзирования, когда собственное гравитационное поле планеты, наряду с гравитационным полем ее звезды, усиливает блеск звезды, находящейся дальше от нас по лучу зрения. Есть и другие методы, например прямое наблюдение, но они требуют гораздо бо́льших усилий. Холодная и одинокая планета 2MASS J2126 на очень широкой орбите – одна из тех немногочисленных планет, которые удалось увидеть непосредственно. Она вращается вокруг своего светила, тусклого коричневого карлика, на расстоянии триллиона километров – в 6900 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца. Методом прямого наблюдения удалось обнаружить и движение четырех планет в системе HR 8799.

Наряду с горячими юпитерами условно приняты и такие наименования для вновь открываемых планет, как суперземли (большие скалистые планеты) и мининептуны – самые маленькие газовые гиганты. Но не все планеты подпадают под эту классификацию. Для планеты Kepler-10 c, которая находится на расстоянии около 560 световых лет от нас, пришлось придумать отдельный класс. Радиус планеты только немногим превышает диаметр Земли, поэтому вначале астрономы отнесли планету Kepler-10 c к мининептунам. Но в 2014 году поступила новая информация. Оказалось, что эта планета в 17 раз массивнее Земли, а это, учитывая ее диаметр, означает, что она должна быть невероятно плотной. Такие твердотельные планеты раньше не наблюдались. Модели образования планет не предсказывали такой комбинации параметров. Пришлось назвать Kepler-10 c первой «мегаземлей».