Новые кандидаты на роль планеты Земля

Американские астрономы, ведущие поиск планет с помощью космической обсерватории НАСА "Кеплер", объявили об обнаружении уникальной системы, состоящей как минимум из шести экзопланет, обращающихся вокруг звезды, похожей на Солнце. Звезда, обозначаемая как Kepler-11, находится от нас на расстоянии в две тысячи световых лет.

Фото: Фото: AP

Обнародование этой информации было приурочено к выходу соответствующей статьи в журнале Nature от 3 февраля 2011 года. По этому поводу была созвана пресс-конференция, на которой ученые представили и другие данные, собранные обсерваторией "Кеплер" за период с 12 мая по 17 сентября 2009 года (более поздние данные пока еще не обработаны).

Объявлено, что впервые удалось обнаружить экзопланету, по своим размерам сопоставимую с нашей Землей и находящуюся в так называемой зоне жизни, или "обитаемом поясе", то есть в той области возле родительской звезды, где вода может существовать в жидком виде на поверхности планеты (все это необходимо для появления жизни в привычной нам форме). Также впервые были найдены пять планет земного типа, находящихся в обитаемых зонах возле небольших звезд, по яркости уступающих нашему Солнцу.

Строго говоря, речь идет о пока еще потенциальных открытиях и возможных кандидатах. В дальнейшем потребуются дополнительные наблюдения и проверки данных, чтобы удостовериться, что речь действительно идет о новооткрытых планетах. Для подтверждения открытий ученые, работающие с "Кеплером", используют в том числе и наземные телескопы в США и Испании, и космический телескоп "Спитцер". Однако про шесть планет, обращающихся возле Kepler-11, уже теперь говорят довольно уверенно. Это самая большая группа планет, найденных возле одной звезды так называемым транзитным методом.

Как известно, для поиска экзопланет используют сразу несколько способов. Первые такие объекты возле звезд, похожих на наше Солнце, удалось отыскать с помощью сверхточной доплеровской спектроскопии. Ученые научились измерять небольшие смещения характерных спектральных линий различных элементов в спектрах звезд, вызванные воздействием гравитации вращающихся вокруг них планет-гигантов (первая такая планета была обнаружена в 1995 году у звезды 51 Пегаса швейцарско-французской группой астрономов из обсерватории Женевского университета во главе с Мишелем Мейором и Дидье Кело).

Фото: AP

"Рывки" звезд под воздействием вращающихся возле них планет (с точки зрения земных наблюдателей, они в какой-то момент времени оказываются "впереди" своей звезды, а в другой — "позади" нее) приводят к тому, что спектральные линии немного сдвигаются то в красную, то в фиолетовую область спектра. Моделирование позволяет при необходимости выявлять присутствие сразу нескольких планет, заставляющих родительскую звезду выписывать замысловатые "кренделя" в пространстве, высчитать их удаленность от светила, периоды обращения и другие параметры орбит.

Этот метод регистрации экзопланет до сих пор остается одним из самых востребованных, однако он не лишен серьезных недостатков: так, не ясно, как плоскость орбиты системы повернута к земному наблюдателю, поэтому обычно получают лишь нижнюю оценку масс. К тому же метод более чувствителен к крупным объектам и планетам, имеющим чрезвычайно короткие периоды обращения ("горячим юпитерам").

В последние годы необыкновенную популярность набрал иной способ регистрации экзопланет, так называемый транзитный. В его основе — фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску звезды. Транзитные "мини-затмения" позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме, а в перспективе — о наличии спутников).

Зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения об общем составе. Степень удаленности планеты от своего светила позволяет смоделировать царящие на ней температуры. Специфика транзитного метода — в периодическом отслеживании поведения большого числа звезд. У некоторых из этих звезд могут найтись близкие и достаточно крупные планеты, причем с подходящими орбитами, повернутыми к нам "ребром".

Как раз миссия "Кеплера" и посвящена поиску планет методом транзита путем непрерывного мониторинга с помощью сверхчувствительного фотометра более чем полуторасотентысяч звезд, видимых в созвездиях Лебедя и Лиры (всего в отведенное поле наблюдения, охватывающее примерно 1/400 неба, попадает около полумиллиона светил, но отслеживаются при этом, естественно, далеко не все). Запущен этот космический телескоп (названный в честь немецкого математика и астронома, открывшего законы движения планет) в марте 2009 года и ожидается, что он проработает по крайней мере до ноября 2012 года.

За три года работы "Кеплер" должен не только отыскать экзопланету, похожую на нашу Землю и вращающуюся возле звезды, подобной нашему Солнцу, но и подтвердить это свое открытие путем дополнительных наблюдений двух прохождений планеты по диску своего светила (таким образом, по мере увеличения сроков наблюдения будет расти и удаленность находимых планет от своих солнц).

Фото: AP

Новых кандидатов в планеты, представленных на нынешней конференции, — несколько сотен,а общее их число к февралю достигло уже 1235. Из них 68 экзопланет имеют сопоставимые с Землей размеры; 288 — так называемые суперземли, превосходящие нашу планету по массе не более чем на порядок; 662 — размером с Нептун; 165 — размером с Юпитер, а 19 по своим размерам превосходят крупнейшую планету Солнечной системы. Данные свидетельствуют о том, что у 170 звезд могут быть сразу несколько планет-кандидатов. 54 новых кандидата в планеты находятся в "обитаемой зоне", причем пять из них, как уже было сказано, по своим размерам сопоставимы с Землей…

Остальные 49 кандидатов из "обитаемой зоны" принадлежат к классу "суперземель" или даже совсем гиганты, превосходят по размерам нашу Землю или крупнее Юпитера. Разумеется, на планете размером с Юпитер, пусть даже и находящейся в "поясе жизни", наличия никакой привычной для нас жизни не ожидается, однако она может появиться на крупнейших силикатных спутниках этих планет, похожих, например, на спутник Юпитера Ганимед или же на спутник Сатурна Титан.

"Тот факт, что мы нашли так много кандидатов в планеты на таком крошечном участке неба, говорит о том, что число планет в нашей Галактике чрезвычайно велико и исчисляется миллионами, — заявил ведущий научный сотрудник миссии "Кеплера" из Исследовательского центра имени Эймса НАСА Уильям Боруцки (William Borucki). — 54 кандидата в "обитаемой зоне" могут иметь по крайней мере спутники, покрытые океанами из жидкой воды".

Kepler-11 называют самой "плотноупакованной" планетной системой из всех, что известны науке. Все шесть планет, существование которых было уже подтверждено, обладают орбитами, по своим размерам уступающими орбите Венеры, а у пяти из шести этих планет их орбиты не превосходят даже орбиту Меркурия. Все эти орбиты расположены почти строго в одной плоскости. До того как открыли Kepler-11, ученым была известна лишь одна звезда с более чем двумя экзопланетами, открытыми транзитным методом, — Kepler-9, которая обладает тремя "компаньонами".

Все открытые спутники Kepler-11 по своим размерам превосходят Землю, ну, а крупнейшие из них сопоставимы по своим размерам с Ураном и Нептуном. Самая внутренняя планета, обозначаемая как Kepler-11b, в десять раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. Другие планеты получили обозначения в порядке своей удаленности от светила — Kepler-11c, Kepler-11d, Kepler-11e, Kepler-11f… Наконец, самая внешняя из планет, Kepler-11g, находится в полтора раза ближе к своей звезде, чем Земля к нашему Солнцу.

Орбиты пяти внутренних планет в системе Kepler-11 расположены гораздо теснее друг к другу, чем в случае любых двух соседних планет в нашей Солнечной системе. Орбитальные периоды пяти внутренних экзопланет составляют от 10 и 47 дней, в то время как на Kepler-11g год длится 118 дней.

Читайте также: Астрономы нашли планету Татуин

Как уже было сказано выше, транзитный метод позволяет определять плотность находимых планет, исходя из их размеров. Так вот изучение Kepler-11d, Kepler-11e и Kepler-11f показало, что плотность этих планет чрезвычайно мала. Скорее всего, они состоят в основном из газа, поэтому не смогут долго противостоять жару близкой звезды. Вероятно, это еще очень молодая планетная система, которая сформировалась в течение последних нескольких миллионов лет. Но сама звезда довольно старая, и это несоответствие также можно признать загадочным обстоятельством.

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"