Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв

Kepler-16 b находится недалеко от своих родительских звезд – большая полуось ее орбиты равна примерно 70 % расстояния от Солнца до Земли, что соответствует расстоянию, на котором в Солнечной системе находится Венера, а год на Kepler-16 b длится 229 земных суток. Если смотреть на звезды системы Kepler-16 с поверхности Kepler-16 b, то они будут сопоставимы по размеру с солнечным диском, видимым с Земли. Если на этой экзопланете есть жизнь, ее обитатели наверняка встречают захватывающие дух двойные рассветы и закаты, которых на Земле не увидеть никогда. Однако пришельцу с Земли на Kepler-16 b будет крайне некомфортно: средняя температура здесь –85 °C, а плотность планеты ненамного меньше плотности воды, и это, скорее всего, говорит о том, что Kepler-16 b состоит из каменно-ледяного ядра и обширной газовой атмосферы, что совсем не похоже на оригинальный Татуин.

Kepler-16 b таит в себе и еще одну загадку, которую нам до сих пор не удалось разгадать: судя по всему, существует некий механизм, стабилизирующий орбиту планеты, но до сих пор мы не можем понять, что это за механизм и как он действует. Исходя из компьютерных расчетов, стабильные орбиты в том регионе, где движется Kepler-16 b, существовать просто не могут: их разрушат приливные силы центральных звезд. А ближайшая стабильная орбита имеет радиус в семь раз больший, чем радиус орбиты Kepler-16 b. Почему же тогда эта экзопланета не была выброшена из системы? Ответа на этот вопрос мы до сих пор не знаем.

После обнаружения планеты Kepler-16 b были открыты еще десятки планет, вращающихся вокруг двойных звезд. Система Kepler-47 стала первой обнаруженной многопланетной двойной звездой с тремя газовыми гигантами. Именно Kepler-47 доказала астрофизикам, что многопланетные двойные системы и правда существуют.

Еще одним примером странной системы служит PSR B1620−26. Эта двойная звезда состоит из довольно экзотических компаньонов: пульсара и белого карлика, разделенных расстоянием в 1 а. е. Что такое пульсары и чем они отличаются от нейтронных звезд, мы говорили в пятой главе. Белые карлики – это бывшие ядра звезд, которые медленно «доживают» свои дни, выделяя в пространство не энергию термоядерных реакций, а тепло, накопленное за то время, когда они были звездами главной последовательности[55]. PSR B1620−26 принадлежит шаровому скоплению в созвездии Скорпиона. Возраст скопления оценивается в 12 миллиардов лет. Все звезды в этом скоплении имеют примерно одинаковый возраст, и если возле какой-либо звезды в нем обнаруживается экзопланета, то и она оказывается такого же почтенного возраста.

В 1993 году методом радиальных скоростей в системе PSR B1620−26 нашли экзопланету PSR B1620−26 b, которую в силу возраста назвали «Мафусаил» – в честь библейского героя, прославившегося своим долголетием. Она находится на орбите P-типа с радиусом 23 а. е., имеет массу около 2 MJ и температуру поверхности около –200 °C. Гигантский и холодный газовый мир.

Но не это привлекло внимание ученых. Мы еще не знаем, каким образом экзопланета может пережить превращение своей родительской звезды в пульсар – взрыв сверхновой. Хотя в данном случае есть одна зацепка – место рождения системы Мафусаила. Сегодня большинство астрофизиков соглашается с тем, что наиболее вероятный механизм формирования PSR B1620−26 состоит в том, что звезда, впоследствии ставшая белым карликом, и планета были захвачены пульсаром, путешествовавшим в относительно тесном пространстве шарового скопления. Эта гипотеза выглядит правдоподобно. И если все действительно так и происходило, значит, планеты могут путешествовать не только с орбиты на орбиту, но и от звезды к звезде, отправляясь в космические странствия, словно звездные корабли.

Изучая двойные системы, чаще всего ученые обнаруживают планеты, обращающиеся вокруг одной из звезд в кратной системе. Система Альфа Центавра – наш ближайший сосед. Она располагается всего в 4,3 а. е. от Солнца и является одной из самых ярких звездных систем на ночном небе. Альфа Центавра состоит из трех звезд. Первые две – это похожие на Солнце звезды, разделенные расстоянием в 11 а. е. Третий компаньон системы – красный карлик Проксима Центавра, он вращается вокруг общего центра масс по эллипсоидной орбите, большая полуось которой равна 9 000 а. е., и на данный момент является ближайшей к нам звездой. Пришельцы с Альфы Центавра не раз появлялись на страницах фантастических произведений. Трисоляриане, жители планеты, принадлежащей системе Альфа Центавра, играют главную роль в трилогии китайского фантаста Лю Цысиня «Память о прошлом Земли». Непредсказуемый, хаотичный мир, ввергающий своих обитателей то в огненный ад, то в невыносимую стужу, совершенно не похожий на стабильный земной, – наверное, это то, чего следует ожидать от климата на планетах в тройных системах. Но до последнего времени ничто не могло ограничить фантазию писателей. С 2012 года ситуация начала меняться.

Чилийская высокогорная пустыня Атакама уже не раз упоминалась в этой книге, так как она является одним из лучших мест на Земле для наблюдения ночного неба. На краю этой пустыни, недалеко от города Сантьяго, расположена европейская обсерватория Ла-Силья, 3,6-метровый телескоп которой оснащен высокоточным спектрографом HARPS. В 2012 году международная команда астрономов с помощью HARPS провела анализ радиальных скоростей системы Альфа Центавра. Полученные практически на грани возможностей спектрографа данные позволили ученым выдвинуть гипотезу о существовании планеты земного типа на близкой орбите у одной из солнцеподобных звезд в этой системе – Альфы Центавра В87. Планета, правда, совсем не походила на ту, на которую хотелось бы переселиться. Температура ее поверхности, согласно расчетам, должна была составлять более 1 000 °C! Научное сообщество и СМИ встретили открытие с большим воодушевлением. Прошло три года. Более тщательный анализ, проведенный британскими учеными в Оксфорде, позволил установить, что свидетельства существования планеты, полученные ранее, объясняются, вероятнее всего, ошибками в анализе данных, и никакой планеты у Альфы Центавра B нет88. Желанное открытие пришлось признать несостоявшимся. Но на этом поиск планет в ближайшей к нам системе не закончился.

В 2016 году с помощью того же спектрографа HARPS удалось зарегистрировать планету у Проксимы Центавра89. Проксима Центавра b имеет массу как минимум в 1,3 M⊕[56], ее год длится всего чуть более 11 земных суток, а большая полуось ее орбиты равняется 0,05 а. е. – как и в случае со многими красными карликами, орбита экзопланеты намного меньше, чем орбита Меркурия. Удивителен также еще один факт: температурные условия на Проксиме Центавра b таковы, что при наличии плотной атмосферы на этой экзопланете может быть вода!