Планеты у чужих солнц
 Все описанные нами проекты предвещают одно: в астрономии скоро грядет золотой век. Мы стоим на пороге фундаментальных открытий. Некоторые из них, впрочем, совершаются уже сегодня, буквально на наших глазах. Впервые за всю историю человечество получило более-менее надежные сведения о существовании планетных систем и у других звезд. Быть может, на какой-то из них тоже имеется разумная жизнь?
Как увидеть невидимое? Собственно говоря, новых планет никто из астрономов пока глазами не видел. Они догадались об их существовании по некоторым косвенным признакам.
Дело обстояло так. В школьном учебнике написано, что планеты обращаются вокруг Солнца по своим орбитам. На самом деле, если быть совсем уж точным, планеты тоже влияют своим тяготением на наше светило, обращаются вместе с ним вокруг некоего общего центра тяжести. Но поскольку масса Солнца намного больше массы всех планет, вместе взятых, то колебаниями общего центра масс обычно пренебрегают из-за их чрезвычайно малой величины. И лишь самые дотошные астрономы учитывают взаимные колебания небесных тел в своих расчетах.
Так в 1781 году, учитывая колебания орбиты Сатурна, Уильяму Гершелю удалось обнаружить Уран. Полвека спустя ученые обнаружили, что с движением Урана по его орбите тоже не все ладно; на него влияет тяготение еще какой-то планеты. И в 1876 году Джохан Галле открыл Нептун. Наконец, в 1830 году, используя вычисления Персиваля Лоуэлла, рассчитавшего возмущения (т. е. искажения) орбиты Нептуна, Клайд Томбоу обнаружил на небосклоне Плутон.
Ныне кое-кто из исследователей полагает, что на окраинах Солнечной системы кроме большого количества уже обнаруженных сравнительно небольших небесных тел есть и еще одно-два крупных. Кто говорит, что это планета, а кто полагает, что даже потухшая звезда. Такие предположения позволяют выдвинуть возмущения орбиты Плутона. Так что, вполне возможно, нас еще ждут новые открытия в Солнечной системе.
А пока отработанную методику использовали для поиска планетных систем у других звезд. В 1992 году американские астрономы Алекс Волыитан и Дейл Фрейл с помощью 300-метрового радиотелескопа, расположенного в местечке Аресибо, Пуэрто-Рико, обнаружили в созвездии Девы новый пульсар, получивший в звездном каталоге обозначение RSR 1257+12.
Пульсарами, как известно, астрономы называют сверхшютные нейтронные звезды, от которых исходит радиоизлучение в виде серии последовательных, четких радиоимпульсов. В данном конкретном случае ученые обнаружили довольно старую (возраст ее около миллиарда лет) нейтронную звезду. Вращается она очень быстро, делая 161 оборот в секунду! Причем в серии излучаемых импульсов время от времени наблюдались какие-то сбои. Проанализировав их, астрономы обнаружили двойную периодичность — 66,5 и 98,2 дня. Причиной периодического сбоя радиоимпульсов, по мнению исследователей, являются две планеты, обращающиеся вокруг пульсара и время от времени перекрывающие поток радиосигналов собственными телами.
Дальнейшие расчеты показали, что одна планета имеет массу в 3,4 раза больше земной; она находится от пульсара на расстоянии 0,36 астрономической единицы (1 а. е. равна среднему удалению Земли от Солнца — 149,6 тыс. км.). Вторая планета должна быть в 2,8 раза тяжелее Земли; находится она примерно на том же расстоянии от пульсара, что и Меркурий от Солнца (0,47 а. е.). Планетная система, открытая американцами, не является исключением. Сотрудница ФИАНа им. П. Н. Лебедева Татьяна Шибанова, работая на радиотелескопе в Пущине, обнаружила планеты у пульсара PSR 0329+54. Похоже, что данная система меньше предыдущей масса планет равна соответственно 2 и 0,3 земной. Находятся они от пульсара на расстоянии 2 и 7 а. е.
Однако по мнению специалистов, жизни в окрестностях пульсаров, скорее всего, нет (во всяком случае, в белковом виде). Ведь пульсары представляют собой доживающие свой век звезды, выбрасывающие жесткое радиоизлучение чудовищной силы.
Пертурбации планет. Поэтому куда больший интерес вызывают поиски планетных систем у звезд, подобных нашему светилу. Тут для обнаружения планет чаще всего используется эффект Доплера. Как уже говорилось, у движущегося источника звука или света частота излучения меняется пропорционально скорости приближения или удаления наблюдаемого объекта. В данном случае астрономы сравнивают между собой спектрограммы какой-либо звезды в разные моменты времени. И если в спектрах есть сдвиги линий, то астрономы говорят об изменении лучевой скорости. Причем вполне может оказаться, что оно, такое изменение, обусловлено влиянием обращающихся вокруг звезд спутников.
Во всяком случае, именно так рассудили швейцарские астрономы Мишель Майор и Диди Килоз, обнаружив изменение спектра у звезды 51 Пегаса, очень похожей на наше светило и находящейся от нас на расстоянии 45 световых лет. Расчеты показали, что, вероятно, изменения лучевой скорости вызваны планетой, имеющей примерно вдвое меньшую массу, чем Юпитер. И вращается она очень близко от звезды — на расстоянии всего 0,05 а. е.
Такая дистанция вызвала недоумение астрофизиков. По их мнению, на столь малом расстоянии, согласно современным концепциям, не могла образоваться ни гигантская газовая планета, подобная Юпитеру, ни «каменная», подобная нашей Земле, но больших размеров. Пытаясь привести практические наблюдения в соответствие с теорией, исследователи выдвинули такое предположение. Некогда планета образовалась на расстоянии в 100 раз большем. Но потом ее могло сместить с законного места столкновение с каким-либо небесным телом (например, астероидом) или гравитационное влияние другого спутника 51 Пегаса — звезды сравнительно небольших размеров. Но никаких других небесных тел поблизости пока не обнаружено.
Впрочем, сами по себе подобные пертурбации наводят на мысль, что в таких условиях на обнаруженной планете вряд ли могла уцелеть жизнь, подобная земной, даже если она когда-то там и была.
Поиски продолжаются. Пожалуй, больше всех шансов обнаружить планеты, пригодные для белковой жизни, у американцев Джефри Марси и Пола Батлера. С 1987 года они ведут поиски планетных систем, планомерно обследуя 120 солнцеподобных звезд, расположенных поблизости от нас. В 1991 году исследователи заподозрили наличие планет вокруг звезды 47 Большой Медведицы. Расчеты показали, что она по своим размерам более чем вдвое превышает Юпитер и отстоит от звезды на 2,1 а. е. Скорее всего, она, как это водится среди планет-гигантов, состоит из газов типа метана. В конце 1995 года эти же исследователи объявили еще об одной находке на сей раз в созвездии Девы. У звезды 70 Девы обнаружен спутник, масса которого более чем в 6 раз больше, чем у Юпитера, а радиус орбиты — 0,43 а. е.
Выявление данных небесных тел вызвало вздох облегчения у теоретиков: наконец-таки найдены планетные системы, хоть чем-то похожие на земные. Многие теперь утверждают, что в окрестностях вышеуказанных звезд есть и более мелкие планеты, пока еще не обнаруженные.
Косвенно подтвердил такое предположение еще один американский исследователь — Джордж Гейтвуд, объявивший об открытии планетной системы у звезды Lalande 21185. По его мнению, вокруг нее обращаются две планеты — одна поблизости, а другая на расстоянии 11 а. е. Правда, пока его исследования не подтверждены другими астрономами, в частности теми же Марси и Батлером. Однако ученые полагают, что подобные измерения находятся на грани возможностей имеющейся у них аппаратуры, и поэтому хотят повысить ее чувствительность, на что они уже потратили свыше 100 тыс. долларов.
Так где же жизнь? 51 Пегаса стала первой звездой, возле которой было подтверждено существование планетной системы несколькими группами наблюдателей. Не исключено, что к концу нашего столетия количество достоверно обнаруженных планет у чужих солнц превзойдет число планет в Солнечной системе.
Правда, скептики еще не сняли вопрос, а насколько вообще можно доверять подобным открытиям? (Пока книга готовилась к печати, первую планету удалось обнаружить. См. эпилог. — С. З.)
Ведь планет-то, как таковых, никто пока не видел. Впрочем, большинство специалистов, занятых данной проблемой, все-таки склоняется к мысли, что сделанные открытия не являются плодом галлюцинаций или неправильной интерпретации подмеченных явлений. Существование доплеровского смещения сомнению уже никто не подвергает. Но вот чем оно вызвано — планетами или звездами-спутниками сравнительно небольшой величины? Ведь и Юпитер иногда называют неудавшейся звездой — по мнению некоторых теоретиков, ему чуть-чуть не хватает массы, чтобы в его недрах начались термоядерные процессы, аналогичные звездным.
Окончательный ответ, что же именно обнаружено исследователями, даст, наверное, «планетный искатель» (Planet Finder).
Следующий шаг — строительство новых, еще более совершенных наблюдательных инструментов, скажем, на Луне. Оптические интерферометры, имеющие межпланетную базу (то есть когда в одной «упряжке» будут работать как наземные, так и лунные инструменты), дадут возможность лицезреть на поверхности вновь открытых планет континенты и океаны, если они там имеются. А там, глядишь, ктонибудь сможет представить и доказательства существования на той или иной планете разумной жизни.
В общем, похоже, исключительному положению человечества во Вселенной приходит конец. Мы лишь одни из многих.
PS. Только что пришло еще одно сообщение на ту же тему. В экваториальном созвездии Ориона, ниже так называемого пояса Ориона, расположена большая туманность — громадное облако светящегося газа. Это область активного формирования звезд. Как формируются светила, с Земли до сих пор никому разглядеть не удавалось. Но вот ученые вроде как бы протерли запыленные линзы, вынеся свои инструменты на орбиту. Согласно последним данным, полученным с космического телескопа «Хаббл», оказалось, что каждая вновь зарождающаяся звезда окружена так называемым протопланетным диском кольцом наподобие тех, что есть у Сатурна. Только в данном случае оно, конечно, намного протяженнее, чем вся наша Солнечная система.
По мере формирования звезды кольцо это вращается и уплотняется, причем неравномерно. Там, где плотность материи больше, в конце концов образуются планеты. Одну из них — размеров с Юпитер «Хабблу» даже удалось разглядеть. Таким образом теория формирования планет из протопланетных дисков подтверждена на практике.
Более того, исходя из нынешних наблюдений, можно признать, что формирование планетных систем — явление довольно обыденное во Вселенной. Стало быть, планет, подобных нашей, в космосе должно быть множество. Так кто же на них живет?
|
ЧЕТЫРЕ КЛЮЧА К КОСМОЛОГИИ 
Большие структуры