В принципе, в нашей Солнечной системе ни одна планета не похожа на «суперземлю». Небесные тела, отнесенные к этой категории, очень разнолики: одни из них полностью покрыты океаном, другие состоят из чистого железа и скорее напоминают гигантское пушечное ядро, третьи сложены из углерода. Последние, по нашим меркам, особенно экзотичны. По мнению ряда астрономов, под их верхним слоем, вероятно, простирается алмазная толща.
Первая «суперземля» была открыта в 2005 году. Она располагалась близ звезды Глизе (Gliese) 876 и получила название Глизе 876d (еще ранее возле той же звезды были обнаружены две планеты величиной с Юпитер). Масса этой планеты почти в 6 раз выше массы Земли, а период ее обращения составляет всего двое суток. Температура ее поверхности – примерно 650 кельвинов.
В том же 2005 году были замечены две новые «суперземли» OGLE-2005-BLG-390Lb (ее масса в 5,4 раза выше массы Земли) и HD 69830b (10 масс Земли). Обе экзопланеты обращаются вокруг красного карлика.
Так художник представил «суперземлю» Глизе 876
Первой экзопланетой, несомненно, напоминающий каменный шар, является планета COROТ-7b, открытая в начале 2009 года на расстоянии 490 световых лет от Земли, в созвездии Единорога. Во всех предыдущих случаях у астрономов не было уверенности в том, что они отыскали каменную планету. Проведенные измерения показали, что COROТ-7b почти в пять раз массивнее Земли, а ее диаметр – в 1,7 раза больше диаметра нашей планеты. Таким образом, плотность этой «суперземли» – 5,6 грамма на кубический сантиметр – оказалась очень близка к земной (5,51 грамма на кубический сантиметр). Разумеется, о жизни на этой планете не может идти и речи. Та ее сторона, что повернута к родной звезде, разогрета почти до 2500 °C. Вероятно, всю ее покрывают потоки раскаленной лавы и кипящие океаны. Ночная же сторона остывает до минус 200 °C.
В последние годы особое внимание ученых привлекает планетная система Глизе 581, расположенная в двадцати световых годах от Земли, в созвездии Весов, – по космическим меркам, почти по соседству с нами. Она состоит, возможно, из шести планет, обращающихся вокруг красного карлика, яркость которого в полсотни раз меньше, чем Солнца. Этот карлик относится к числу ста ближайших к нам звезд.
В 2007 году швейцарский астроном Стефан Удри обнаружил сразу две «суперземли» рядом с этой звездой. Их масса превышала земную менее чем в десять раз. Расчеты показали, что планеты с такой массой могут удерживать воздушную оболочку.
Больше всего на нашу Землю поначалу была похожа планета Глизе 581c – самая маленькая из внесолнечных планет, открытых к тому времени. Она была всего в пять раз массивнее нашей планеты, а потому ее поспешили окрестить «второй Землей». Однако она располагается рядом со звездой – в 14 раз ближе, чем Земля, – и, стало быть, сильно разогрета. Жизнь на ее поверхности невозможна.
Еще одна планета этой системы – Глизе 581d – в восемь раз крупнее Земли, но она расположена подальше от звезды, и на ней могла бы возникнуть примитивная жизнь. Как показал уточненный расчет, проделанный в апреле 2009 года, на планете Глизе 581d можно отыскать воду. Впрочем, появление высших форм жизни вряд ли возможно и здесь, поскольку планета повернута к своему светилу всегда одной и той же стороной: эта сторона чересчур разогрета, здесь проносятся бури, по сравнению с которыми любой земной ураган показался бы легким бризом, а на другом полушарии царят жуткий холод и мрак.
В апреле 2009 года Мишель Майор объявил об открытии планеты Глизе 581e, масса которой (снова рекорд!) была всего в 1,9 раза выше, чем масса Земли. Очень высока вероятность того, что это – каменная планета.
Последнее открытие было сделано в сентябре 2010 года. Американские астрономы Стивен Фогт и Пол Батлер, проанализировав результаты наблюдений за звездой Глизе 581, проводившихся на протяжении одиннадцати лет, обнаружили планету Глизе 581g. Ее масса в 3,4–4,1 раза больше массы Земли, а периметр в 1,2–1,4 раза превышает земной. Планета достаточно велика, чтобы удерживать возле себя воздушную оболочку. Ее поверхность предположительно твердая. Год на Глизе 581g длится всего 37 суток. Опять же и эта планета неизменно обращена к своей звезде одним полушарием. Астрономы предположили, что на определенной части планеты – на границе между дневной и ночной сторонами, там, где царят вечные сумерки, – сложились условия, в которых может существовать жизнь. Так неужели нам впервые удалось обнаружить планету, где могут обитать живые организмы? «Планеты подобного типа – отнюдь не редкость в нашей Галактике, – считает Стивен Фогт. – Возможно, она изобилует планетами, пригодными для жизни».
Однако Глизе 581g сразу же стала яблоком раздора в саду планет. В то время как средства массовой информации поспешили сообщить о том, что найдена «вторая Земля», а кто-то даже уловил загадочные сигналы, наверное, посылаемые нашими «братьями по разуму», некоторые астрономы подвергли сомнению расчеты, проделанные Фогтом и Батлером.
В самом деле, они не наблюдали непосредственно эту планету, а заметили ее присутствие по гравитационному воздействию на звезду. Сообщая о возможно открытой ими планете, Фогт и Батлер подчеркнули, что замеченные ими сигналы слишком слабы и, может быть, мы имеем дело лишь с погрешностью измерений (вероятность этого, по их словам, составляла несколько процентов). Поэтому желательно, чтобы другие группы исследователей проверили их расчеты.
Проверка не принесла обнадеживающих результатов. Но поиск внесолнечных планет – это пока что-то вроде поиска вслепую пресловутой иголки в стоге сена. Это сложность в квадрате. Тень, отброшенная тенью. Призрак призрака. Ученые применяют разные методики поиска экзопланет. Получают результаты с некоторой долей погрешности. Разные результаты. Строят догадки. Делают возможные выводы. Разные выводы. Поэтому никого не должно удивлять, что само существование сразу нескольких внесолнечных планет оспаривается коллегами-астрономами. Среди них оказалась и Глизе 581g. Украшение сада планет. Его яблоко раздора.
Человечество давно мечтало отыскать такую же планету, как наша, говорят астрономы. Возможно, эта мечта в скором времени сбудется. Американские исследователи Грегори Лафлин и Сэмюэл Арбесман опубликовали в сентябре 2010 года статью, в которой вычислили вероятность того, что мы все-таки найдем инопланетян. К 2020 году мы почти настигнем их. С вероятностью 75 % мы разглядим планету, где она есть, эта иная жизнь в ином из миров. Наконец, к 2264 году чужепланетные обитатели непременно дадутся нам в руки. Девяносто пять процентов им на согласие!
Приключения одиноких планет
Еще два десятилетия назад астрономы могли лишь предполагать, что мир планет не ограничивается несколькими каменными или газовыми шарами, которые обращаются вокруг Солнца, и что в космосе кружит бесчисленное множество планет. В самом деле, к ноябрю 2011 года астрономам было известно уже почти 700 внесолнечных планет.
В большинстве случаев это газовые гиганты, поскольку их легче обнаружить с помощью имеющейся у нас аппаратуры. Ведь если планета обладает значительной массой, то ее присутствие сказывается на движении звезды: планета и звезда обращаются вокруг общего для них центра масс. Поэтому периодически меняется не только положение не видимой нами планеты, но и положение звезды: она испытывает небольшие колебания, которые выдают присутствие рядом с ней крупной планеты. Установив период обращения последней, можно по закону Кеплера определить расстояние, отделяющее ее от звезды. Массу же планеты, зная размах колебаний, можно вычислить, использовав закон тяготения Ньютона.
Одинокие планеты могут перелетать из одной галактики в другую
Все обнаруженные до сих пор планеты располагались в окрестности звезд, образуя такие же (пусть и очень экзотичные) планетные системы, как и наша. Однако ими одними не ограничивается этот странный мир далеких планет. Очевидно, множество планет, предполагали исследователи, блуждает в стороне от звезд, отбившись от них в результате каких-то коллизий. Астрометрический метод, описанный выше, не поможет их отыскать, ведь они по определению «одиноки» и никак не могут повлиять на движение какой-либо звезды.
И все-таки в начале 2011 года сразу две международные группы астрономов объявили, что ими открыты десять подобных планет-одиночек, которые представляют новую категорию небесных тел. Все они напоминают по своим размерам Юпитер.
Одна из этих групп в течение двух лет с помощью телескопа обсерватории Маунт-Джон в Новой Зеландии вела наблюдения примерно за 50 миллионами звезд, расположенных в центральной части Млечного Пути, причем за каждой приглядывали ежечасно. Другая группа использовала один из телескопов Европейской южной обсерватории, чтобы проверить и подтвердить выводы коллег. Результаты их работы были опубликованы в мае 2011 года на страницах журнала «Nature».
