Александр Громов - Удивительная Солнечная система

Основу «Кеплера» составляет телескоп системы Шмидта с апертурой 0,95 м. Эта оптическая система является широкоугольной и может обозревать довольно значительный участок неба. Телескоп «Кеплер» ведет непрерывный мониторинг одного участка неба в созвездиях Лебедя и Лиры. Площадь участка – чуть более 50 квадратных градусов. Важно, что этот участок находится вблизи Млечного Пути и «Кеплер» обозревает в основном плоскую подсистему Галактики, то есть преимущественно звезды второго поколения, вполне способные иметь твердые планеты. «Кеплер» одновременно следит за 150 тысячами звезд, регистрируя незначительные колебания их блеска. По состоянию на середину сентября 2011 года «Кеплер» уверенно открыл 21 экзопланету и 1235 надежных кандидатов в экзопланеты, которые, однако, требуют подтверждения своего существования. Учитывая затменный метод, не позволяющий регистрировать планеты, не проходящие по диску звезды, это очень и очень немало! Сколько всего звезд из числа исследуемых «Кеплером» имеют планеты, остается только гадать, но ясно главное: планетные системы у других звезд – скорее норма, чем исключение, и нам не следует ни чересчур задаваться, ни впадать в ужас от нашего одиночества во Вселенной: наша Солнечная система очень далеко не единственная планетная система.

Впрочем, есть основания признать ее не вполне типичной. Во-первых, потому, что орбиты планет Солнечной системы почти круговые, а треть обнаруженных экзопланет обращается вокруг своих звезд по сильно вытянутым орбитам. Во-вторых, удивляет количество «горячих юпитеров» – больших экзопланет, обращающихся по очень коротким орбитам в непосредственной близости от своих звезд. Так, например, экзопланета, обнаруженная у звезды 51 Пегаса, имеет массу около 0,45 массы Юпитера и делает полный оборот вокруг звезды всего-навсего за 4,23 суток. Экзопланета у звезды Тау Волопаса массивнее: 3,7 массы Юпитера, но период ее обращения короче: 3,31 суток. Это лишь типичные примеры, а вообще их очень много.

Конечно, обнаружению в первую очередь «горячих юпитеров» помогает затменный метод: ведь чем планета ближе к звезде, тем выше вероятность того, что ее орбита позволит нам наблюдать изменение яркости звезды при прохождении планеты по ее диску. Кроме того, чем планета крупнее, тем легче ее обнаружить. И тем не менее количество «горячих юпитеров» удивляет. Может ли юпитероподобная планета сформироваться так близко к звезде, а тем более к мощно излучающей протозвезде? Скорее нет, чем да, – и все же с результатами надежных наблюдений особо не поспоришь.

Выдвинуто несколько гипотез, пытающихся объяснить данный феномен. Любопытна гипотеза Д. Лина, П. Боденхаймера и Д. Ригардгона (США). Они предполагают, что любая протопланета, находящаяся в протопланетном диске, должна со временем мигрировать в сторону центра системы. Причин две. Во-первых, материя, образующая протопланетный диск, теряет вследствие трения свою механическую энергию, стремясь приблизиться к молодой звезде и даже выпасть на нее. Поток материи увлекает за собой протопланету, как ветер увлекает воздушный шар. Вторая причина – резонансные отношения протопланет со спиральными волнами плотности в диске. Эта гипотеза предполагает, что в молодой Солнечной системе первоначально сформировалось несколько юпитероподобных планет, причем все они были ближе к Солнцу, чем Юпитер, и жизнь их была кратковременна: еще до исчезновения протопланетного диска они выпали на Солнце. Само собой, когда диска не стало, исчезла причина приближения планет к Солнцу.

Гипотеза эта, уязвимая для критики и вызывающая ожесточенные споры, все же помогает объяснить, почему многие юпитероподобные экзопланеты находятся так близко к своим светилам: либо протопланетные диски исчезли несколько раньше, чем планеты упали на свои звезды, либо они еще не исчезли и падение продолжается. А раз оно шло или идет, то мы можем застать его в любой фазе! Между прочим, очень молодые экзопланеты в протопланетных дисках уже обнаружены, таким объектом, например, является весьма массивная (10 масс Юпитера, почти коричневый карлик!) экзопланета в газово-пылевом диске, окружающем звезду TW Гидры. Это звезда типа Т Тельца, то есть еще не «севшая» на главную последовательность и в некотором смысле еще не звезда, а протозвезда. Возраст ее оценивается всего-навсего в 5-10 млн лет, и планета, конечно, не старше звезды. Радионаблюдения выявили также падение на звезду части вещества протопланетного диска. Это самая молодая экзопланета из всех обнаруженных. Кстати, радиус ее орбиты всего 6 млн км, а период обращения – 3,56 суток. Если гипотеза о выпадении на молодую звезду близких экзопланет верна, то в перспективе планету ждет очень «горячая» встреча со звездой.