Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли - Элизабет Таскер

Майор и Кело проводили свои наблюдения с помощью телескопа в обсерватории Верхнего Прованса на юге Франции. К концу 1994 г. им удалось провести 12 измерений лучевой скорости звезды 51 в созвездии Пегас. Они поняли, что имеют дело с чем-то исключительным, но потом осторожность взяла верх. Предшествующие попытки отыскать столь крошечный объект, как планета, ни к чему хорошему не привели, из-за чего за исследованиями в этой области закрепилась дурная слава. На протяжении полувека то там, то тут появлялись ложные сообщения, которые не подтверждались при более тщательном анализе. Была ли это действительно планета или то, что они наблюдали, окажется всего лишь результатом незначительных периодически повторяющихся изменений в атмосфере звезды при ее вращении?

Была и другая проблема. Когда они пытались рассчитать минимальную массу и период обращения планеты по орбите, у них получалась какая-то бессмыслица.

Предполагаемая планета была размером по меньшей мере в половину Юпитера, то есть приблизительно в 150 раз больше Земли. Такая громада должна была быть газовым гигантом, похожим на четыре планеты Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Предполагают, что у них есть твердое ядро, но большая часть их объема приходится на атмосферу толщиной в тысячи километров. Все наши газовые планеты находятся на дальних окраинах Солнечной системы, а во всех моделях образования планет такое расположение рассматривалось в качестве универсального. Для формирования газового гиганта требуется много вещества. Вблизи звезды, где под действием высокой температуры значительная часть потенциальных твердых частиц улетучивается, его просто нет. Поэтому газовые гиганты всегда находятся на значительном удалении от звезды. Однако расстояние между наблюдавшейся Майором и Кело новой планетой и звездой было совсем небольшим. Более того, планета располагалась намного ближе к звезде 51 Пегаса, чем Меркурий — к нашему Солнцу. Год на ней продолжался всего четверо суток. Должно быть, исследователи допустили ошибку.

Майор и Кело решили не торопиться и продолжили наблюдать за звездой 51 Пегаса. В июле 1995 г. они провели еще восемь измерений. Проанализировав полученные данные, ученые наконец убедились, что были правы. Несмотря на все нестыковки, это действительно была планета.

В том же году Майор отправился на конференцию, которая должна была пройти 6 октября во Флоренции. Он поздно подал заявку на участие и потому должен был выступить с пятиминутным докладом в рамках дискуссии за круглым столом. Еще до начала заседания среди участников начали распространяться слухи о теме доклада Майора. Организаторы решили увеличить время его выступления до 45 минут.

Получив слово, Майор объявил об открытии первой внесолнечной планеты по колебательному движению солнцеподобной звезды. Своим докладом он положил начало настоящей лавине исследований, приведших к открытию десятков новых миров.

Далекая горячая планета Майора получила условное обозначение «51 Пегаса b», состоящее из имени звезды 51 в созвездии Пегас и строчной буквы. Дело в том, что строчной буквой a теперь принято обозначать саму звезду. Поэтому первая планета, открытая в той или иной планетной системе, получает букву b. Ее собратья в той же планетной системе будут обозначаться буквами c, d, e и так далее. Если звезда является частью двойной системы, в которой две похожие звезды обращаются по орбитам вокруг общего центра масс, то для их обозначения используются прописные буквы A и B.

У названия звезды могут быть совершенно разные источники, выбор которых определяется совсем не благозвучием. «51 Пегаса» — это 51-я звезда в созвездии Пегас. Также звезды называют по астрономическим каталогам, в которых они числятся. Например, Глизе 1214 — 1214-я звезда из каталога Глизе (Gliese), а BD+20594 — звезда из каталога «Боннское обозрение» (Bonner Durchmusterung). Как мы увидим позже, многие звезды с обращающими вокруг них планетами получают имена в честь инструмента, с помощью которого они были обнаружены, или исследования, благодаря которому это стало возможно.

Конечно, никто никогда всерьез не ставил под сомнение существование планет, обращающихся вокруг других звезд. Однако именно с открытием планеты 51 Пегаса b мы получили возможность находить эти далекие миры и быть уверенными, что это не какая-то ошибка. В 1999 г. было сделано еще одно открытие, которое ознаменовало начало эпохи массового обнаружения новых планет.

За зданием факультета астрофизики Оксфордского университета закрепилась сомнительная репутация одного из самых уродливых в исторической части города. Однако тем, кто собрался на его крыше 8 июня 2004 г., не было никакого дела до брутальной бетонной архитектуры. Их интересовало кое-что другое: все взгляды были прикованы к импровизированному экрану, на который через камеру-обскуру проецировалось изображение Солнца. Сразу после полудня на размытом фоне появился и начал движение темный силуэт. Это была планета Венера, проходившая по диску Солнца впервые с 1882 г.

Транзит, т.е. прохождение, наблюдается, когда небесное тело проходит между Землей (или другой точкой наблюдения) и более крупным объектом, закрывая собой небольшую его часть. Самым ярким примером такого явления может служить полное солнечное затмение, при котором Луна на короткое время полностью закрывает свет Солнца. Несмотря на то что диаметр Венеры почти в 3,5 раза больше диаметра Луны, из-за более удаленного положения она блокирует лишь около 0,1% света Солнца. При столь незначительном снижении светимости увидеть транзит Венеры можно, только вооружившись специальным оборудованием. До 1639 г. никто эти транзиты не замечал.

Немецкий астроном Иоганн Кеплер пытался, но так и не сумел предсказать транзит Венеры, уйдя из жизни за шесть лет до него. Наибольшую известность ему принесли доказательство движения планет по эллиптическим, а не круговым орбитам и открытие трех законов движения планет. Еще одним результатом его скрупулезных наблюдений за характером движения планет Солнечной системы стали первые расчеты времени прохождения Венеры по диску Солнца.

Редкость таких транзитов объясняется тем, что в ходе них Солнце, Венера и Земля должны расположиться на одной линии, что случается нечасто. Транзиты Венеры происходят парами с интервалом более века. По расчетам Кеплера, в 1639 г. Венера должна была быть максимально близка к тому, чтобы пересечь поверхность Солнца. Его выводы пересмотрел британский астроном Джереми Хоррокс, который не только понял, что транзит Венеры состоится, но и впервые наблюдал и зафиксировал это явление вместе со своим другом Уильямом Крабтри. Как это ни парадоксально, Хоррокс, который использовал для получения четкого изображения Солнца телескоп, технически был оснащен лучше наблюдателей, собравшихся на крыше здания отделения астрофизики в Оксфорде 365 лет спустя.

Прохождение Венеры по диску нашего Солнца — действительно редкое явление. Но на самом деле на ночном небе происходит бесчисленное количество планетных транзитов. Впрочем, обнаружить их совсем не просто — для этого нужно зафиксировать вызванные планетой «мерцания» в точке звездного света величиной с укол булавки.