Суперземля из созвездия Жертвенника Ученые обнаружили первую "настоящую" планету за пределами Солнечной системы

Группа португальских ученых, работающих в обсерватории Ла Силья в Чили, обнаружила очередную экзопланету, сообщает журнал New Scientist. В самом факте обнаружения планеты за пределами Cолнечной системы нет ничего экстраординарного - на данный момент открыто 120 экзопланет. Однако новая планета выделяется из общего ряда планет вне Солнечной системы тем, что, по мнению исследователей, не является газовым гигантом и имеет твердую поверхность.

Все обнаруженные до сих пор экзопланеты являются аналогами Юпитера и Сатурна и состоят преимущественно из газа. Масса безымянной пока планеты в 14 раз превышает земную. Она примерно соответствует по размерам Урану, самому компактному из газовых гигантов Солнечной системы. Она вращается вокруг звезды Мю созвездия Жертвенника (Mu Arae) на расстоянии 13 миллионов километров - вдесятеро меньшем, чем от Земли до Солнца, и имеет период обращения 9,5 земных суток.

Тот факт, что новая планета расположена очень близко к своей звезде, позволяет предположить, что вокруг нее не могла сформироваться газовая оболочка. По мнению ученых, температура на планете - 650 градусов по Цельсию - слишком высока для возникновения на ее поверхности любой из известных жизненных форм. Скорее всего, планета представляет собой гигантский аналог Земли или Марса. Ученые уже назвали свою находку Суперземлей.

Поиском экзопланет сейчас занято более 150 астрономов из различных обсерваторий мира, включая самую продуктивную научную группу Джеффри Марси и группу Мишеля Майора. Для выработки терминологии и координации усилий в этой области Международный астрономический союз (МАС) создал рабочую группу по внесолнечным планетам.

Настоящую охоту за экзопланетами планируют развернуть в ближайшие годы NASA и Европейское космическое агентство (ЕКА). Помимо находящегося на орбите телескопа "Хаббл", NASA разрабатывает проект космической обсерватории "Кеплер", специально предназначенной для поиска экзопланет. Запуск "Кеплера" на орбиту запланирован на 2007 год. ЕКА рассчитывает на аппарат "Дарвин", который планируется запустить в 2015 году.

В целом, обнаружение первых внесолнечных планетных систем стало одним из крупнейших научных достижений ХХ столетия. Решена важнейшая проблема - Солнечная система не уникальна; формирование планет рядом со звездами - это закономерный этап их эволюции. В то же время становится ясно, что Солнечная система нетипична: ее планеты-гиганты, движущиеся по круговым орбитам вне "зоны жизни" (область умеренных температур вокруг Солнца), позволяют длительное время существовать в этой зоне планетам земного типа, одна из которых - Земля - имеет биосферу. По-видимому, другие планетные системы редко обладают этим качеством.

Нашу планетную систему до сих пор не с чем было сравнить. Теперь ситуация изменилась: практически каждый месяц астрономы открывают новую экзопланету; до сих пор это были планеты-гиганты, теперь обнаружена планета земного типа. Становится возможной классификация и сравнительное изучение планетных систем. Это значительно облегчит отбор жизнеспособных гипотез и построение правильной теории формирования и ранней эволюции планетных систем, в том числе - Солнечной системы.

История открытия экзопланет

Первые попытки обнаружить экзопланеты связаны с наблюдениями за положением близких звезд. В 1916 году американский астроном Эдуард Барнард (1857-1923) обнаружил, что слабенькая красная звездочка в созвездии Змееносца перемещается по небу относительно других звезд со скоростью, значительно превышающей скорость хаотического движения "обычных" звезд. Астрономы назвали ее Летящей звездой Барнарда. Звезда Барнарда - весьма заурядное светило, поэтому возникло подозрение, что причиной ее наблюдаемого "полета" служит не особенно большая скорость, а просто необычная близость к Солнечной системе.

Масса звезды Барнарда почти в 7 раз меньше массы Солнца, поэтому влияние на нее соседей-планет (если они у нее есть) должно быть весьма заметным. Более полувека, начиная с 1938 года, изучал движение этой звезды американский астроном Питер ван де Камп (1901-1995). Он измерил ее положение на тысячах фотопластинок и заявил, вокруг звезды обращается невидимый спутник. Из расчетов ван де Кампа следовало, что масса спутника должна быть чуть больше массы Юпитера, а радиус его орбиты - 4,4 астрономических единиц.

В начале 1960-х годов это сообщение облетело весь мир. Но не все астрономы согласились с выводами ван де Кампа. Продолжая наблюдения и увеличивая точность измерений, Гейтвуд и его коллеги к 1973 году выяснили, что массивных планет в качестве спутников звезда Барнарда не имеет. Однако эти же работы принесли и новую находку: оказалось, что вокруг пятой от Солнца звезды Лаланд-21185 обращаются две планеты: одна с периодом 30 лет и вторая с периодом 6 лет. Для подтверждения этого открытия наблюдения ведутся до сих пор.

В конце 1980-х годов несколько групп астрономов из разных стран мира создали высокоточные оптические спектрометры и начали систематические измерения скоростей ближайших к Солнцу звезд. Эта работа специально была нацелена на поиск экзопланет и через несколько лет, действительно, увенчалась успехом. Но первыми открыли экзопланету радиоастрономы, причем не одну, а сразу целую планетную систему. Произошло это в ходе исследования радиопульсаров - быстро вращающихся нейтронных звезд, излучающих строго периодические радиоимпульсы. Поскольку пульсары - чрезвычайно стабильные источники, радиоастрономы могут выявлять их движение со скоростью порядка 1 сантиметра в секунду, а значит, обнаруживать рядом с ними планеты с массами в сотни раз меньше, чем у Юпитера.

Первое сообщение в журнале Nature об открытии планетарной системы вокруг пульсара PSR1829-10 (современное обозначение PSR J1830-10) сделала в середине 1991 года группа радиоастрономов Манчестерского университета (М.Бэйлес, А.Лин и С.Шемар), работавших на радиотелескопе в Джодрелл-Бэнк. Они объявили, что вокруг нейтронной звезды, удаленной от Солнца на 3,6 килопарсека, обращается планета в 10 раз массивнее Земли по круговой орбите с периодом 6 месяцев. В 1994 году ученые уточнили, что планет три: с массами 3, 12 и 8 земных и периодами, соответственно, 8, 16 и 33 месяца. Однако до сих пор это открытие не подтверждено независимыми исследованиями и поэтому остается сомнительным.

Первое подтвердившееся открытие внесолнечной планеты сделал польский радиоастроном Алекс Вольцжан, который с помощью 305-метровой антенны в Аресибо изучал радиопульсар PSR 1257+12, удаленный примерно на 1000 световых лет от Солнца и посылающий импульсы через каждые 6,2 миллисекунды. В 1991 году ученый заметил периодическое изменение частоты прихода импульсов. Его американский коллега Дейл Фрейл подтвердил это открытие наблюдениями на другом радиотелескопе. К 1993 году выявилось присутствие рядом с пульсаром PSR 1257+12 трех планет с массами 0,2, 4,3 и 3,6 массы Земли, обращающихся с периодами 25, 67 и 98 суток. В 1996 году появилось сообщение о присутствии в этой системе четвертой планеты с массой Сатурна и периодом обращения около 170 лет.

Та легкость, с которой планеты были найдены у первого пульсара, вдохновила радиоастрономов на анализ сигналов и других пульсаров (их сейчас открыто более 1000). Но поиск оказался почти безрезультатным: лишь еще у одного далекого пульсара (PSR 1620-26) обнаружилась планета-гигант в несколько раз массивнее Юпитера.

Успех Доплер-эффекта

Первую "настоящую" экзопланету обнаружили в 1995 году астрономы Женевской обсерватории Мишель Майор и Дидье Квелоц, построившие оптический спектрометр, определяющий доплеровское смещение линий с точностью до 13 метров в секунду. Любопытно, что американские астрономы под руководством Джеффри Марси создали подобный прибор раньше и в 1987 году приступили к систематическому измерению скоростей нескольких сотен звезд; но им не повезло сделать открытие первыми. В 1994 году Майор и Квелоц приступили к измерению скоростей 142 звезд из числа ближайших к нам и по своим характеристикам похожих на Солнце. Довольно быстро они обнаружили "покачивания" звезды 51 в созвездии Пегаса, удаленной от Солнца на 50 световых лет. Колебания этой звезды происходят с периодом 4,23 суток и, как заключили астрономы, вызваны влиянием планеты с массой 0,47 Мю (для нее уже предложено имя - Эпикур).

Это удивительное соседство озадачило ученых: совсем рядом со звездой, как две капли воды похожей на Солнце, с бешеной скоростью мчится планета-гигант, обегая ее всего за четыре дня; расстояние между ними в 20 раз меньше, чем от Земли до Солнца. Астрономы не сразу поверили в это открытие. Ведь обнаруженная планета-гигант из-за ее близости к звезде должна быть нагрета до 1000 градусов по Кельвину. Горячий юпитер? Такого сочетания астрономы не ожидали. Быть может, за колебания звезды была принята пульсация ее атмосферы? Однако дальнейшие наблюдения подтвердили открытие планеты у звезды 51 Пегаса. Затем обнаружились и другие системы, в которых планета-гигант обращается очень близко к своей звезде; термин "горячий юпитер" прочно вошел в обиход.

На данный момент обнаружено 120 экзопланет ("горячих юпитеров"). С учетом того, что в нашей галактике 200 миллиардов звезд и по крайней мере у половины из них должны быть планеты, то вероятность обнаружения в ближайшие 10 лет планет, похожих на Землю, довольно высока. Вполне возможно, что первая такая планета и была обнаружена португальскими учеными.

Михаил Витебский