Александр Громов - Удивительная Солнечная система

Помните планету у «железной звезды» из знаменитого романа И.А. Ефремова «Туманность Андромеды»? Масса в двадцать с лишним раз больше Земли, тройная тяжесть на поверхности… Нечто массивнее Нептуна, только находящееся ближе к центральному светилу. Неуютное место. Конечно, такую планету никто не станет сравнивать с Землей – сравнивают менее массивные экзопланеты. И все-таки все они, открытые на сегодняшний день, массивнее Земли; наименьшая из них по массе (Глизе 581 е) в 1,7 раза массивнее Земли – и это еще нижняя граница оценки ее массы. Неудивительно, что за подобными экзопланетами закрепилось прозвище «сверхземли».

Первая «сверхземля» (7,5 массы Земли), обращающаяся вокруг нормальной (не нейтронной) звезды, была открыта в 2005 году у звезды Глизе 876. Не следует думать, как это делают забывшие школьную физику люди, что сила тяжести на поверхности такой экзопланеты в 7,5 раза превысит силу тяжести на поверхности Земли. Из ньютонова закона всемирного тяготения следует, что при увеличении массы планеты и неизменной плотности сила тяжести на ее поверхности будет возрастать не линейно, а как корень кубический. Так что если средняя плотность экзопланеты у звезды Глизе 876 равна земной, то сила тяжести на ее поверхности превысит земную лишь в 1,95 раза – все равно многовато, но уже легче. А если принять то же предположение, рассматривая «сверхземлю» у звезды MOA-2007-BLG-192Lb, имеющую массу 3,3 массы Земли, то выйдет, что сила тяжести составит там «всего» 1,49 земной – тренированный человек сможет выдержать ее довольно продолжительное время.

Но главное – главное! – состоит в том, что меньшие экзопланеты пока просто не открыты, а не в том, что их не существует. Взглянем на Солнечную систему – разве мелкие тела численно не преобладают в ней над крупными? Можно поставить годовое жалованье против старой подметки на то, что планеты вроде Земли, Венеры или Марса распространены в Галактике куда более широко, чем «горячие юпитеры», «экзо-нептуны» и «сверхземли». Риска проиграть никакого!

Но если у массивной экзопланеты и плотность высокая, тогда, конечно, другое дело. В 2009 году среди экзопланет объявился рекордсмен по малости размеров: диаметр экзопланеты Kepler-10b всего в 1,4 раза больше диаметра Земли, и при этом ее масса почти в 5 раз превышает земную. У этой экзопланеты потрясающе высокая средняя плотность: 8,8 г/см 3– выше плотности железа и меди! Стало быть, человек на этой экзопланете весил бы раза в два с половиной больше, чем на Земле.

К счастью, человеку делать там совершенно нечего. Экзопланета Kepler-iob обращается вокруг своей звезды по орбите радиусом всего 0,017 а.е., что в 20 с лишним раз меньше среднего расстояния между Солнцем и Меркурием, и вдобавок повернута к светилу одной стороной, как Луна к Земле. Температура на освещенной стороне этой планеты превышает 1500 °C. Пожалуй, не следует особенно расстраиваться из-за того, что этот поджаренный мирок удален от нас на расстояние в 600 световых лет…

Возле некоторых звезд открыты не только отдельные экзопланеты, но и целые семьи экзопланет. На сегодняшний день рекордсменом считается звезда, получившая обозначение Kepler-11 и по основным физическим параметрам похожая на Солнце. Вокруг этой звезды, чья видимая яркость не достигает и 14-й звездной величины, обращается целых 6 экзопланет с массами от 2 до 13,5 земных, причем у пяти из них радиусы орбит настолько малы, что их массы удалось вычислить по взаимному гравитационному влиянию. Эти пять орбит целиком поместились бы внутри орбиты Меркурия, и лишь орбита шестой экзопланеты, самой дальней из обнаруженных, располагалась бы между орбитами Меркурия и Венеры. Эта экзопланета вчетверо крупнее Земли по диаметру, а год на ней длится 118 земных суток.

Необычно и странно! Мы психологически готовы к тому, что такая «сутолока» на ближних орбитах может возникнуть у тусклой маломассивной звезды, но не у звезды, похожей на Солнце. Устойчивы ли орбиты этих экзопланет и не грозит ли одной или нескольким из них быть выброшенными из системы взаимными гравитационными возмущениями, а оставшимся перейти на резко эллиптические орбиты? И нет ли в той системе меньших экзопланет, более похожих на Землю, на более дальних орбитах?

Возможно, и есть. Не исключены и газовые гиганты вроде Юпитера и Сатурна, если только плоскости их орбит хотя бы слегка наклонены к лучу зрения. Ведь уже из того факта, что эта планетная система была открыта «Кеплером», использующим затменный метод, следует, что мы находимся почти точно в плоскости орбит обнаруженных шести экзопланет. «Почти» – этим все сказано. Удаленная экзопланета, проходя между нами и своей звездой, уже не будет проецироваться на диск звезды, и «Кеплер», разумеется, ничего не зафиксирует. Часто ли мы с вами можем наблюдать прохождение Меркурия и Венеры по диску Солнца?