Знание-сила, 2004 № 07 (925)

Все или почти все новооткрытые планеты или планетные семейства демонстрируют резкое отличие от планет Солнечной системы и от нее самой. Только в единичных случаях были обнаружены планеты, обращающиеся по круговым или почти круговым орбитам на достаточном удалении от своей звезды, сравнимом с удалением планет Солнечной системы от Солнца. В остальном это либо круговые орбиты, проходящие на необъяснимо близком расстоянии от звезды и требующие невероятно быстрого обращения планеты вокруг этой звезды (а ведь речь идет о газовых гигантах типа Юпитера!), либо резко эксцентрические орбиты, появление которых противоречит всем прежним взглядам на процесс образования планет.

Согласно этим взглядам, сменившим ныне отброшенную теорию Джинса, солнечные планеты образовались из того же протозвездного газопылевого диска, из которого образовалось Солнце, в то же время и примерно за тот же срок. И действительно, наша Земля и другие солнечные планеты — того же возраста, что Солнце. Различие между большими и малыми планетами, между газовыми гигантами с небольшим твердым ядром и твердыми, скалистыми шариками вроде Земли и Марса связано в этой теории с тем, что большие планеты сформировались в центральной части облака за счет постепенного налипания огромной массы газа на первичное ледяное ядро, а малые планеты сложились в самой близкой и самой далекой его частях, более бедных веществом, за счет многократных столкновений и слияний «планетных зародышей» («планетозималей»).

Поскольку твердые пылевые частицы облака содержали тяжелые химические элементы, в том числе и радиоактивные, которые осели затем в ядрах твердых планет, разогрев этих планет был вторичным, последующим явлением, вызванным процессами радиоактивного распада, идущими в их недрах. В такой картине планетообразования орбиты всех планет должны быть циркулярны и лежать в одной плоскости, поскольку первичное облако представляло собой вращающийся вокруг вертикальной оси плоский диск с утолщением в центральной части.

В случае новооткрытых внесолнечных планет эта теория планетообразования резко противоречит наблюдаемым фактам и не может дать им объяснения. Эти загадочные факты требуют новых теоретических представлений.

Список наших загадок, в сущности, сводится к одному-единственному вопросу: почему?

Почему, как сформулировал калифорнийский астроном Дж. Лафлин, все найденные на данный момент внесолнечные планеты распадаются на три неравные по численности группы:

«горячие Юпитеры» — те газовые гиганты, которые вращаются почти рядом со своей звездой и чья поверхность из-за этого имеет температуру раз в десять выше, чем на Юпитере;

«эксцентрические гиганты» — те планеты-гиганты, что обращаются по очень вытянутым эллипсам;

«долгопериодические малоэксцентрические Юпитеро-Сатурны»?

В нашей галактике могут существовать сотни тысяч и даже миллионы планет.

Типично ли такое деление? Не означает ли оно, что наша Солнечная система — а с нею и земная жизнь — космическая редкость или даже уникум?

За те девять лет, что прошли со времени открытия первой внесолнечной планеты, этот вопрос получил множество различных объяснений. Как и в добрых старинных английских романах, судьбу планет-гигантов во многом определяют обстоятельства их рождения. А эти обстоятельства, в свою очередь, — предмет рассмотрения сразу двух конкурирующих теорий. В одной из них главным механизмом рождения планеты-гиганта объявляется постепенное, медленное приращение его твердого ядра, и поэтому она называется «теорией приращения», а во второй — неожиданно возникающая нестабильность газопылевого диска, из которого рождается планета, и потому эта теория коротко называется «теорией нестабильности».

По «теории приращения», система с газовыми гигантами вроде нашей Солнечной — это космическая редкость, а по «теории нестабильности», такие планетные системы, как Солнечная, являются типичным результатом одновременного интенсивного зведообразования. Понятно, что первый вывод уменьшает, а второй, напротив, подкрепляет надежду встретить в космосе другие планетные системы, подобные нашей, а в них — и другую жизнь.

Эти теории объясняют, однако, лишь появление внесолнечных планет третьей группы, которые Лафлин назвал «долгопериодическими малоэксцентрическими Юпитеро-Сатурнами». По этим теориям, такие планеты рождаются в центральной части газопылевого диска и должны вращаться, как и он, по круговой (или почти круговой) орбите в приличном отдалении от своей звезды. Откуда же тогда берутся гиганты, которые крутятся, как безумные, почти вплотную к своим звездам, разогреваясь в десятки раз сильнее Юпитера, или, напротив, уходят далеко-далеко по узким вытянутым эллипсам, похожим, скорее, на орбиты комет, а не планет?