Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 175

Не успели ещё высохнуть слёзы после исчерпания запасов охладителя на «Гершеле», как в мае 2013 года мировую астрономию постиг новый удар: вышла из строякритическая деталь космического телескопа «Кеплер» — гироскоп, обеспечивавший ориентацию аппарата. Без точной ориентации невозможно выполнение основной научной задачи «Кеплера» — мониторинга изменений блеска полутора сотен тысяч звёзд на фиксированной площадке в созвездиях Лебедя, Лиры и Дракона.

Подобный мониторинг позволяет решать несколько научных задач, но для «Кеплера» основным результатом до сих пор были внесолнечные планеты, обнаруживаемые методом транзитов, или методом затмений. Суть этого метода крайне проста: при удачном расположении звезды, планеты и наблюдателя этот последний будет время от времени видеть, как планета проходит по диску звезды, частично затмевая его. В земных условиях экстремальным случаем транзита является солнечное затмение, во время которого падение яркости Солнца можно заметить невооружённым глазом. Солнечный диск оказывается частично закрытым и при прохождении по нему Венеры или Меркурия. Полный блеск Солнца при этом также, естественно, ослабевает, но отметить это без применения спецоборудования уже невозможно.

О том, что по «микрозатмениям» можно вылавливать невидимые планеты у других звёзд, ещё в 1952 году писал Отто Струве, но реально первый экзопланетный транзит удалось пронаблюдать только в 2000 году. Причина состоит в том, что падение яркости звезды ничтожно, даже если её заслоняет планета-гигант, не говоря уже о планетах земного типа. Например, если по солнечному диску пройдёт Юпитер, блеск Солнца упадёт всего на 1 процент. Венера же во время транзитов ослабляет яркость Солнца на 0,0076 процента, или на 76 ppm, как принято говорить в затменном сообществе. Примерно такое падение яркости нужно уметь фиксировать, если есть желание найти вторую Землю у солнцеподобной звезды. Поэтому задача поиска планет земного типа методом затмений предъявляет высокие требования к точности фотометрии, то есть к измерению вариаций звёздной яркости.

Ещё одна сложность заключена в том, что увидеть затмение можно лишь при условии «правильной» ориентации планетной орбиты. Чтобы планета проецировалась на звёздный диск, плоскость орбиты должна лежать достаточно близко к лучу зрения. Вероятность увидеть именно такую конфигурацию (при условии, что орбиты планет в экзопланетных системах ориентированы случайным образом) тем меньше, чем дальше планета от звезды; для Земли она составляет меньше полпроцента. То есть, чтобы один раз увидеть затмение звезды типа Солнца планетой типа Земли, нужно пронаблюдать не менее двухсот систем, в которых такие планеты имеются.

Иными словами, чтобы найти «вторую Землю», нужны: 1) телескоп, обеспечивающий точность фотометрии порядка 0,002 процента (20 ppm), 2) программа наблюдений, охватывающая как можно больше звёзд (чтобы победить низкую вероятность обнаружения транзита), 3) возможность непрерывного мониторинга этих звёзд на протяжении как минимум нескольких лет. Непрерывность очень важна: для далёкого наблюдателя, находящегося в плоскости эклиптики, Земля затмевает Солнце раз в год на 13 часов. Отвлечёшься в неудачный момент на несколько часов — пропустишь транзит.

Именно на основе этих принципов и создавался телескоп «Кеплер». Космическое размещение позволило избавиться от атмосферных помех, препятствующих качественному измерению блеска. Площадка с центром в созвездии Лебедя была выбрана так, чтобы «Кеплер» смотрел в зону умеренно высокой звёздной плотности, вдоль так называемого «рукава Ориона». Площадка очень большая, 16° в поперечнике — 32 Луны! Входной каталог «Кеплера» включает более 10 млн звёзд на этой площадке, но в основную программу наблюдений вошло только чуть более полутора сотен тысяч из них — подходящей яркости и спектрального класса (в отдельные сеансы наблюдалось до 190 тыс. звёзд). План работы, первоначально рассчитанный на 3,5 года, позволял условно надеяться на фиксацию трёх транзитов «второй Земли»…

…Но пока не получилось. За четыре года работы «Кеплера» в его данных так и не увидели двойника Земли. Впрочем, вряд ли тут можно капризничать. На точное совпадение вряд ли стоило рассчитывать. Близкие же варианты в базе данных «Кеплера» имеются. Например, совсем недавно появилось сообщениео пятипланетной системе Kepler-62, в которой две планеты с массами примерно в полтора раза больше земной попали в зону обитаемости, то есть в диапазон расстояний, допускающий существование жидкой воды. В другой системе вообще найден мини-Меркурий. И такие сообщения ещё будут появляться независимо от того, продолжит «Кеплер» свою работу или нет, поскольку обнаружение затмения в проекте представляет собой многоэтапный процесс.