Метки

, , , , , ,

Когда наука окончательно отменила эльфов, гномов, духов и прочих троллей, людям стало неуютно. Раньше за каждым кустом можно было встретить кого-то «иного» (а можно было и не встретить, но это другой вопрос), а тут вдруг стало ясно, что человечество совершенно одиноко! И поговорить-то не с кем, кроме таких же людей.

Поэтому срочно начались поиски альтернативного разума.

Дельфины и марсиане надежд не оправдали. Первые так и не заговорили, вторые оказались несуществующими. Убедившись, что на Юпитере и прочих местных планетах слишком некомфортно, люди в надежде на собеседников обратили взгляд к звездам. Ведь каждая звезда — это такое солнце, вокруг нее могут вращаться планеты, и где-то там, на этих планетах, могут сложиться подходящие условия для жизни и развиться разум.

Вообще говоря, никто не говорил, что собеседники человечества обязаны быть живыми в привычном нам смысле слова. Единственным требованием был разум, а то, что он может возникнуть только на базе жизни, никто не доказал. Но и не опроверг. А писатели-фантасты придумывали разумные звезды и самостоятельно возникшие цивилизации на базе неорганики. Но, поскольку единственный известный нам пример разума все-таки развился именно на базе белковой жизни, люди с самого начала были склонны искать именно живых разумных существ. А таковые могут жить только на планетах.

Причем на вполне определенных планетах: каменистых, т.е. с твердой корой, с жидкой водой и с определенным диапазоном температур, в котором может существовать, не свертываясь, белок.

Проблема номер один в данной истории состояла в том, что сначала нужно было найти эти самые планеты. А вот тут-то и была зарыта собака. Планета, вращающаяся вокруг звезды — это крохотное тусклое тело рядом с огромным ярким телом. Пойди разгляди планеты на космических расстояниях!

Еще полвека назад считалось (и публиковалось в популярных книгах по астрономии), что мы никогда не сможем обнаружить с Земли планеты, вращающиеся вокруг других звезд. Впрочем, мало ли что там публиковалось — например, что мы никогда не сможем увидеть с Земли диски звезд…

Поэтому в деле поиска внеземного разума как-то больше рассчитывали на сигналы, которые отправляет в космос внеземная цивилизация. И сами посылали в космос такие сигналы, а также автоматические аппараты, содержащие информацию о человечестве. На этом деле развилось целое научно-исследовательское направление — CETI (Communication with ExtraTerrestrial Intelligence), подразделение более широкого направления SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence). Когда были обнаружены пульсары, исследователи готовы были прыгать до потолка: чем еще может быть настолько регулярный прерывистый радиосигнал, как не посланием внеземной цивилизации? Увы, выяснилось, что радиосигналы пульсаров имеют вполне естественную природу; а что касается поиска внеземного разума, то воз и ныне там.

Еще в 1960 году американский астроном Френк Дональд Дрейк составил уравнение, определяющее число цивилизаций в Галактике, с которыми можно вступить в контакт. Вот это уравнение:

,

где:

  •  — количество разумных цивилизаций готовых вступить в контакт;
  •  — количество звёзд образующихся в год в нашей галактике;
  •  — доля звёзд, обладающих планетами;
  •  — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации;
  •  — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;
  •  — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;
  •  — отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;
  •  — время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт).

Правда, от того, что это уравнение появилось, легче не стало. Потому что надеяться хоть как-то надежно оценить можно только два первых коэффициэнта; все остальное же, конечно, имеет оценки, но они вилами на воде писаны. Поэтому шанс когда-либо встретить зеленых (красных, фиолетовых) братьев по разуму на просторах космоса по-прежнему каждый оценивает по-своему.

Оценки, понятно, колеблются от самых оптимистических до самых пессимистических. Оптимисты считают, что чуть ли не под каждой подходящей звездой уютно устроилась разумная цивилизация; пессимисты, придерживающиеся гипотезы «Редкой Земли», указывают, что для возникновения жизни на Земле требовалось слишком много условий, и вряд ли вероятность воспроизведения всего комплекса этих условий где-либо в другом месте отлична от нуля. Если учесть, что кроме сугубо местных условий (качество собственно планеты) требуется еще и масса условий космических — помните, на какое количество таких условий мы уже натыкались, когда рассматривали звезды? — поневоле начинаешь думать, что пессимисты, скорее всего, не так уж неправы.

Планеты как планеты

Но интересы планетной астрономии не ограничивались поиском братьев по разуму.

Собственно говоря, планет было известно попросту мало. Всего девять (и то одну впоследствии отменили) в пределах одной-единственной планетной системы. По сравнению с тысячами известных звезд — это даже не капля в море! Моделирование предлагало типы миров, не существующие в Солнечной системе: планета-океан, спутник планеты-гиганта с биосферой, хтоническая планета (ядро газового гиганта) и многие другие. Кроме того, изучая одну-единственную планетную систему, да еще изнутри, невозможно установить законы, управляющие образованием и бытием планетных систем — их можно только предположить. В общем, спрос на обнаружение хотя бы каких-нибудь планет у других звезд не пропадал никогда.

Еще в начале двадцатого века выделили несколько одиночных звезд поздних спектральных классов (желтые, оранжевые, красные), расположенных сравнительно недалеко: Звезда Барнарда, Тау Кита, Эпсилон Эридана, и попытались отыскать у них планеты. Ни один из методов, имевшихся тогда в распоряжении астрономов, не дал результатов, ни положительных, ни отрицательных (хотя было ложное «открытие» планеты у Звезды Барнарда, впоследствии опровергнутое). Просто не было методов, дававших достаточную точность измерений.

Но астрометрические приборы все совершенствовались, точность измерений все увеличивалась, и в конце концов в 1988 году группа канадских астрономов обнаружила планету в системе двойной звезды Гамма Цефея. Но даже тогда точность измерений была еще недостаточной, чтобы уверенно говорить об обнаружении планеты, так что этому открытию… просто не поверили, сочтя его ошибкой. Существование планеты Гамма Цефея Ab было подтверждено только в 2002 году.

Открыта планета была методом радиальных скоростей. Принцип этого метода родственен тому, благодаря которому открыли спутник Сириуса: центр тяжести системы движется в пространстве прямолинейно, но если вокруг звезды вращается планета, звезда тоже будет вращаться вокруг общего с планетой центра масс, что приведет к определенным возмущениям в прямолинейном движении, в том числе к колебаниям радиальной скорости (т.е. проекции собственной скорости звезды на наш луч зрения, которую можно достаточно легко и надежно измерить). Возмущения, причиной которых является планета, настолько малы по сравнению с собственной скоростью и размерами звезды, что обнаружить их можно только прецизионными спектроскопическими методами. Точность метода быстро росла, и впоследствии он стал основным способом обнаружения планет у других звезд, которые прозвали внесолнечными, экстрасолярными или просто экзопланетами.

Первое уверенное открытие экзопланет состоялось в 1991 году. Польский астроном Александр Вольщан обнаружил сразу две планеты, сравнительно небольшие — массой примерно в три земных каждая — на орбитах у открытого им же пульсара PSR 1257+12. Сообщение об этих планетах повергло астрономическое сообщество в изумление — как же так, ведь пульсар — это остаток после взрыва Сверхновой звезды, как же планеты могли уцелеть в такой катастрофе? Пришлось признать эти первые открытые экзопланеты вторичными, т.е. образовавшимися уже после взрыва Сверхновой, скорее всего из остатков взорвавшейся звезды.

Первая планета у нормальной звезды была обнаружена в 1995 году. Звезда 51 Пегаса, спектрального типа G2V (тот же тип, что и у Солнца!), размерами и светимостью также схожая с Солнцем, оказалась обладательницей крупной планеты, газового гиганта вроде Юпитера, но расположенного очень близко к звезде. Впоследствии методом радиальных скоростей было обнаружено множество таких планет. Обратите внимание: в Солнечной системе подобной планеты нет. Этот популярный тип экзопланет был назван «Горячими юпитерами».

То, что первой обнаруженной планетой у нормальной звезды был именно горячий юпитер, и то, что их открыто множество — не случайность. Дело не в том, что их в Галактике очень много. Дело в том, что методом радиальных скоростей обнаруживать горячие юпитеры проще всего, потому что именно тяжелая планета, близко расположенная к звезде, вызывает наибольшие возмущения в радиальной скорости звезды.

С тех пор экзопланеты посыпались как из рога изобилия. В настоящее время известно 490 экзопланет в 413 планетных системах. Это уже далеко не скромные восемь планет родной планетной системы, не правда ли?

А посмотреть?

Надо сказать, что метод радиальных скоростей, он же метод доплеровской спектроскопии (ибо все измерения колебаний скорости звезды основаны на эффекте Доплера, ну это понятно) мало что может рассказать о самой обнаруженной планете. Только расстояние до звезды и оценку минимальной массы (в большинстве случаев не слишком заниженную, но все же очень неточную). Поэтому были разработаны и разрабатываются сейчас другие методы обнаружения экзопланет.

Самый полезный — это, конечно, транзитный метод. Это если очень повезет, и орбита планеты находится в плоскости луча зрения. Тогда планета время от времени проходит по диску своей звезды, и по снятым в это время спектрам можно с большой точностью определить очень много характеристик планеты: ее массу, размеры, химический состав и даже состав атмосферы, если таковая имеется. В настоящее время этим методом открыты всего 79 планет из почти 500 известных; но уж зато эти 79 планет изучаются с максимальной дотошностью.

Существуют и другие более хитрые методы, требующие все более тонких измерений: гравитационное микролинзирование, астрометрия и т.д. Но, конечно, самым впечатляющим оказался способ непосредственного визуального обнаружения.

Первой планетой, которая попалась на фотопленку, была планета Фомальгаут b. В 2008 году, Изучая фотографии газопылевого диска, окружающего звезду Фомальгаут, полученную космическим телескопом «Хаббл», исследователи обратили внимание на крохотное пятнышко света в этом диске. Сначала исследователи сочли, что это, вероятно, просвечивает какая-то звезда, но подходящих известных звезд не нашлось. А сравнив фотографии, полученные в 2004 и 2006 году, обнаружили, что это пятнышко уверенно движется по круговой орбите вокруг Фомальгаута. Кстати, газопылевой диск Фомальгаута несколько неправильной формы, и сама звезда находится не в его геометрическом центре; это прекрасно объяснялось гравитационным влиянием планеты, так что найти планету там надеялись еще в 2005 году. Но никто и подумать не мог, что разрешающей способности «Хаббла» хватит, чтобы эту планету просто взять и заснять!

Газопылевой диск вокруг звезды Фомальгаут и планета Фомальгаут b. Первая в мире фотография экзопланеты.

Инфракрасная съемка сделала знаменитой молодую звезду HR 8799 в созвездии Пегаса. Вокруг нее были обнаружены сразу три теплых массивных планеты. Очевидно, эти газовые гиганты, как и сама звезда (спектральный класс A5), образовались сравнительно недавно и излучают еще достаточно тепла, чтобы в обсерватории на Гавайях их удалось заснять в инфракрасных лучах.

Инфракрасное фото звезды HR 8799. Первая в мире фотография планетной системы.

Вероятно, это не все планеты звезды HR8799; на внутренних орбитах могут существовать каменистые землеподобные планеты.

Имена для экзопланет

Вы, конечно, уже заметили, что внесолнечные планеты не называют собственными именами, как мы привыкли в нашей Солнечной системе. На такое количество планет имен не напасешься! Конечно, звезд все равно известно больше, ну так собственные имена есть далеко не у всех звезд, а только у ярких, приметных, известных с древности. Словом, астрономическое общество решило, что давать планетам собственные имена не будет. Номенклатура у них такая: название звезды-патрона и строчная латинская буква, начиная с b (считается, что a — это собственно звезда). Буквы присваиваются в порядке открытия (а не в порядке удаления от звезды).

Реклама