Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах - Антон Иванович Первушин
Об открытии Ван де Кампа писали как о крупном достижении эпохи. Однако астрономы, решившие проверить его, внезапно обнаружили, что телескоп обсерватории Спроула, принадлежащей Суортмор-колледжу (штат Пенсильвания, США), с помощью которого проводились наблюдения звезды, вероятно, имеет дефект, приводящий к искажению изображений, которое можно принять за колебания в собственном движении изучаемого объекта. Попытки выявить такие же колебания звезды Барнарда с помощью других телескопов завершились безрезультатно, и выводы Ван де Кампа были отклонены. Сегодня существование экзопланет поблизости от неё по-прежнему остаётся гипотезой.
Впрочем, открытие первой экзопланеты было только вопросом времени. Методы наблюдения звёзд совершенствовались, и в 1991 году польский радиоастроном Александр Вольщан, изу чая открытый им пульсар PSR 1257+12 (PSR B1257+12), обнаружил периодическое изменение частоты прихода импульсов. Канадец Дейл Фрейл проверил наблюдения на другом радиотелескопе, и вскоре учёные опубликовали статью о результатах исследований, в которой обнаруженные периодические изменения частоты объяснялись влиянием двух экзопланет с массами в четыре раза больше земной. Позднее, после подтверждения открытия, планеты получили названия Полтергейст (Poltergeist) и Фобетор (Phobetor). Учёные знали, что пульсар появился вследствие взрыва сверхновой, и все миры поблизости от неё должны были разрушиться. Поэтому выдвинули предположение, что до взрыва в системе находилась ещё одна звезда, из остатков вещества которой и образовались твёрдые тела. Таким образом, возникновение планетной системы PSR 1257+12 – не типичное, а чрезвычайно редкое событие, что подтвердили дальнейшие исследования.
Слава первооткрывателей «настоящей» экзопланеты досталась астрономам Мишелю Майору и Дидье Кело из Женевского университета, которые в своих поисках использовали измерения доплеровских отклонений в лучевой скорости звезды. Когда звезда приближается к нам, её спектр смещается в синюю область, а когда удаляется – в красную. Если повысить приборную точность, то станут заметны не только регулярное смещение, связанное с движением звезды относительно Земли, но и периодическое смещение, вызванное её движением вокруг общего центра масс собственной планетной системы.
Швейцарцы работали с телескопом обсерватории Верхнего Прованса на юге Франции, где провели двенадцать измерений лучевой скорости солнцеподобной звезды 51 Пегаса (51 Pegasi, Helvetios), которая находится в 50,6 светового года от нас. Изменения в спектре указывали на наличие у звезды спутника, но попытки рассчитать его физические характеристики приводили к абсурдному выводу. Предполагаемое небесное тело было гигантом (примерно в 150 раз тяжелее Земли), но такие планеты в нашей системе находятся на дальних орбитах, а обнаруженный объект был намного ближе к своей звезде, чем Меркурий – к Солнцу: год там продолжается всего четверо земных суток. Существование подобного тела перечёркивало устоявшиеся представления астрофизиков о том, как формируется планетное окружение у звёзд. Майор решил перепроверить результаты в новой серии наблюдений. Всё подтвердилось, и в ноябре 1995 года учёные рассказали о планете, получившей затем название Димидий (Dimidium).
Открытие позволило ввести в научный обиход новый класс планет-гигантов, находящихся поблизости от своих светил – «горячие юпитеры» (Hot Jupiters). Понятно, что на заре поисков с помощью доплеровской спектрометрии именно такие тела было легче всего обнаружить, поэтому проявился эффект приборной селекции: в настоящий момент подтверждено существование свыше шести тысяч экзопланет, из них как минимум 10 % составляют «горячие юпитеры». Одно время даже бытовало мнение, что система с таким телом является правилом, а не исключением. Станислав Лем, который много десятилетий верил в реальность инопланетян, опубликовал горестную заметку «Мы одиноки во Вселенной» (Samonti w kosmosie, 2002), в которой заявил об уникальности нашей Солнечной системы в контексте обнаружения множества «горячих юпитеров».
Впрочем, на исходе века астрономы начали активно применять транзитный метод поиска, основанный на регистрации «микрозатмений» – периодических снижений блеска звезды в моменты прохождения экзопланеты перед ней. Особенно эффективно метод работает при использовании космических обсерваторий, таких как CoRoT (Convection, Rotation and planetary Transits) и «Кеплер» (Kepler). Благодаря расширению инструментальных возможностей учёные обнаружили ещё несколько классов экзопланет, помимо «горячих юпитеров»: холодные и горячие «мининептуны», «супервенеры», «суперземли», «мегаземли», «гикеаны», «протопланеты», «планеты-сироты», «хтонические планеты».
Хотя каждая открытая экзопланета представляет большой интерес, учёные с особым вниманием относятся к тем, которые наиболее похожи на Землю. Им даже присвоили неофициальное название «миры Златовласки» (Goldilocks Worlds), отсылая к английской сказке, известной у нас под названием «Три медведя». Златовласка (в русских версиях – «одна девочка» или Маша), попав в жилище к медведям, обнаруживает однотипные предметы разного размера: тарелки, стулья, кровати – и пытается ими воспользоваться, но при этом два предмета из каждого набора оказываются для неё неподходящими, а третий – «в самый раз». Чтобы быть пригодной для возникновения жизни, экзопланета должна находиться в зоне Златовласки (Goldilocks zone)[9], то есть не слишком близко и не далеко от своего светила; иметь почти круговую орбиту; быть не очень большой, но и не маленькой; обладать подходящей плотностью для формирования твёрдой оболочки и возрастом, достаточным для развития хотя бы простейших организмов. Конечно, подобный подход можно назвать «земным шовинизмом», но у нас, к сожалению, нет ещё одной обитаемой планеты перед глазами, поэтому приходится ориентироваться на свою.
На основании этих критериев учёные вычисляют индекс землеподобия (Earth Similarity Index, ESI) для каждого найденного мира: понятно, что у нашей планеты он равен 1, а, скажем, для Марса его значение оценивается в 0,64.
Разумеется, всякий астроном мечтает о том, чтобы первым открыть подлинную «сестру» Земли, и регулярно появляются сообщения о том, что обнаружена планета, потенциально пригодная для жизни. К примеру, осенью 2005 года внимание общественности привлёк красный карлик Глизе 581 (Gliese 581) – маленькая звезда, которая расположена на расстоянии 20 световых лет от нас в созвездии Весы.
Международная группа учёных, в которую, кстати, входил вышеупомянутый Мишель Майор, работая с высокоточным спектрографом HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), установленным на телескопе обсерватории Ла-Силья в Чили, заявила об открытии планеты Глизе 581b – мира размером с Нептун, массой в 16,6 земной и годовым периодом чуть больше пяти суток. На тот момент это была одна из самых лёгких экзопланет, обнаруженных астрономами, но возможность жизни на ней не обсуждалась, ведь она не соответствовала необходимым критериям. В апреле 2007 года учёные сообщили, что открыли у той же звезды ещё две планеты: Глизе 581c и Глизе 581d. И первая из них оказалась в зоне Златовласки (на внутренней границе умеренных
