В ходе эпизода линзирования было зафиксировано три скачкообразных изменения яркости при прохождении фоновой звезды позади системы: два больших двойных от каждой из двух звезд и еще один поменьше — от планеты. Анализ показал, что система состоит из двух тусклых карликов, обращающихся одна вокруг другой на расстоянии 15 а.е., что больше расстояния от Солнца до Сатурна, но меньше, чем до Урана. Планета обращается вокруг одной из этих звезд на близком к земному расстоянии 0,8 а.е. при массе, приблизительно в 2 раза превышающей массу нашей планеты. Несмотря на незначительную разницу в расстоянии до звезды, обнаруженная планета оказалась намного холоднее Земли. Причина в том, что при массе, равной 10–15% массы Солнца, карликовая звезда приблизительно в 400 раз тусклее нашего светила. Поэтому новая планета — это холодный, темный мир с температурой поверхности около –213 °C, что делает его холоднее Европы — ледяного спутника Юпитера. Даже если эта планета имеет твердую поверхность, на Землю она не похожа.
Несмотря на отсутствие сходства с Землей, OGLE-2013-BLG-0341L B b служит доказательством возможности формирования планет вокруг звезды, у которой есть очень близкий компаньон. Вопрос о том, как именно планета смогла собрать достаточно вещества в столь плотно организованной системе, остается открытым, но ряд идей, объясняющих ее формирование, кажутся вполне убедительными. Согласно одной из самых простых гипотез, высокая скорость столкновения планетезималей, обусловленная эллиптической формой их орбит, не является такой уж большой проблемой, как считалось ранее. Сопротивление со стороны газа может компенсировать воздействие притяжения второй звезды, удерживая планетезимали на круговых орбитах. Вторая идея связана с таким механизмом, как потоковая неустойчивость, о котором шла речь в главе 2. Предполагается, что планетезимали могут скапливаться и падать в центр под действием собственной совокупной гравитации.
Согласно еще одной интригующей гипотезе, компоненты двойной звезды когда-то существовали отдельно друг от друга. Звезды образуются в скоплениях, где расстояние между звездными соседями совсем невелико. В этих условиях могут появляться звездные системы с тремя и более звездами, обращающимися вокруг общего центра масс. Они могут быть нестабильными: скорости звезд постоянно изменяются под воздействием гравитационных сил из множества источников. В определенный момент группа распадается, и из нее выбрасывается звезда. Отдав большое количество энергии выброшенной звезде, оставшиеся звезды сближаются. Если OGLE-2013-BLG-0341L B когда-то была частью такой тройки, при сокращении числа звезд в системе до двух расстояние между ними могло сократиться с более чем 100 а.е. до текущего небольшого значения. Поэтому процесс формирования планеты вполне мог проходить в относительной безопасности, без вмешательства звезды-компаньона. А когда звезды сблизились, планета осталась на той же орбите.
К сожалению, мы, скорее всего, никогда больше не сможем наблюдать OGLE2013-BLG-0341L B b. Фоновая звезда и планетная система-линза удалились друг от друга. Чтобы снова увидеть планету, придется ждать, пока они выровняются относительно друг друга определенным образом. Получается, что, зная о существовании этого холодного мира, мы можем никогда больше не увидеть его с Земли.
Но не стоит унывать: у нас есть другая, схожая система с планетой, которая доступна для систематического изучения. А тот факт, что планета обращается вокруг одной из ближайших к Земле двойных систем, открывает поистине захватывающие перспективы. Правда, есть одна небольшая загвоздка: возможно, планета эта не существует.
Ближайшая двойная звезда
Располагаясь всего в 4 световых годах от Земли, система альфы Центавра является нашим ближайшим звездным соседом и третьей по яркости звездой в ночном небе. Хотя при наблюдении невооруженным глазом она выглядит как одиночная звезда, на самом деле это тройная звездная система, состоящая из тесной двойной системы и удаленной карликовой звезды. В отличие от гипотетического трио, которое, возможно, существует в системе с планетой OGLE-2013-BLG-0341L B b, небольшой размер третьей звезды и большое расстояние между ней и двумя другими звездами обеспечивают стабильность всей системы альфы Центавра. Центральные звезды, образующие двойную систему, обозначаются как альфа Центавра A и B. Их масса приблизительно равна масс Солнца. Период обращения вокруг общего центра масса составляет 80 лет, а среднее расстояние между ними — 11 а.е., то есть чуть больше, чем расстояние от Солнца до Сатурна. Третья звезда — Проксима Центавра — находится ближе всех к Земле. При этом расстояние от нее до двойной системы равно 15 000 а.е.
Было бы замечательно, если бы вокруг альфы Центавра еще и были планеты. Благодаря близости к Земле эта система давно будоражит воображение писателей и сценаристов, которые населяют звезды в ней всевозможными цивилизациями — от родины трансформеров Кибертрона[22] до описанного в «Автостопом по Галактике» города, в котором продают лучший пангалактический грызлодер.
Поэтому появившаяся в 2012 г. новость об обнаружении небольшого колебания лучевой скорости альфы Центавра B была встречена с большим воодушевлением. Амплитуда изменения лучевой скорости звезды указывала на объект с такой же массой, как у Земли, и периодом обращения 3,2 суток. Судя по короткой орбите, найденная планета была не чем иным, как покрытым лавой миром. Однако сам факт ее существования свидетельствовал о возможности планетообразования в системе альфы Центавра, тем самым давая надежду на то, что где-то дальше могут существовать миры с более умеренными характеристиками. Впрочем, нашлись те, кому открытие показалось неубедительным. Выявленное колебание скорости альфы Центавра B было ничтожно маленьким — практически неразличимым. Было ли оно достаточным, чтобы рассматриваться в качестве признака существования планеты?
Чтобы распознать в полученных с помощью телескопа данных колебание, вызванное планетой, сначала необходимо исключить все другие факторы, которые могут влиять на лучевую скорость звезды. Одним из главных факторов, часто приводящих к ошибкам, является собственная поверхность светила — появляющиеся на ней вспышки и пятна могут влиять на свет звезды. Совокупный эффект от них намного больше искомого изменения, так что даже незначительная ошибка в его оценке может привести к положительному результату при поиске планет.
Чтобы отфильтровать «шум», исходящий от самой звезды, данные были проанализированы еще раз с помощью другого метода. Работа требовала дотошности, на которую был способен только самый отъявленный скептик. Если планета существовала, ее признаки должны были определяться обоими методами. Но она исчезла. Полностью возможность наличия планеты рядом с альфой Центавра B новые результаты не исключали, но они определенно ставили под вопрос ее открытие. К счастью, в отличие от OGLE-2013-BLG-0341L B, в данном случае была возможность повторить наблюдения, чтобы собрать больше данных. Проблема заключается в том, что сейчас альфа Центавра A постепенно выравнивается на луче зрения с альфой Центавра В и в итоге заслонит ее от наблюдателей на Земле. Значит, мы не сможем узнать, есть ли у нас все-таки шанс попробовать пангалактический грызлодер, пока две звезды не разойдутся снова.
В поисках Татуина
Зрелище двух солнц над пустынной планетой Татуин из «Звездных войн» считается одной из культовых сцен в истории научно-фантастического кинематографа. Исходя из того, что оба светила восходят и заходят одновременно, Татуин не просто обращается вокруг одиночного солнца — его орбита проходит вокруг обоих компонентов двойной системы. Такую орбиту называют околодвойной (циркумбинарной), или орбитой P-типа, противопоставляя ее околозвездной (циркумстелларной) орбите S-типа, по которой планета обращается только вокруг одного компонента двойной звезды. Когда франшиза «Звездных войн» еще только набирала обороты, такие планеты существовали исключительно в воображении сценаристов. Теперь мы знаем, что они вполне реальны.
В отличие от планет, обращающихся вокруг одиночных звезд, циркумбинарная планета движется на большем удалении от компонентов двойной звезды. Поэтому она в меньшей степени влияет на движение звезд, что затрудняет ее обнаружение по колебаниям лучевой скорости. Более подходящий метод в данном случае — пытаться зафиксировать прохождение планеты по диску одной из звезд или выявить воздействие гравитационного притяжения на период обращения компонентов двойной звезды.
Благодаря применению обоих этих методов в 2011 г. удалось обнаружить планету Кеплер-16 b. Система, в которой она была найдена, находится в 200 световых годах от нас в созвездии Лебедь. Образующие ее две звезды располагаются невероятно близко друг к другу — их отделяют всего лишь 0,22 а.е., что меньше расстояния между Солнцем и Меркурием. Размером обе звезды меньше нашего светила. Масса первой составляет 69% массы Солнца, второй — 20%. Расстояние между компонентами системы настолько мало, а их яркость настолько низка, что различить их при наблюдении не представляется возможным. Обнаружить двойственную природу системы помогает то, что в ходе орбитального движения звезды затмевают друг друга, о чем свидетельствует периодическое ослабление их общего блеска, имеющее место, когда они по очереди ныряют друг за друга.
Во время наблюдения с помощью телескопа «Кеплер» внимание исследователей привлекли три дополнительных падения светимости звезд, которые не совпадали с затмениями звезд. Такое уменьшение блеска указывало на существование третьего, невидимого тела, которое закрывало небольшую часть света двойной звезды. Причем затмения происходили не через равные промежутки времени, что свидетельствовало о циркумбинарной орбите, при которой время прохождения сдвигается из-за вращения двойной звезды.
Как бы ни велико было желание найти реальный прообраз Татуина, распознать в загадочном объекте планету удалось не сразу. Это вполне могла быть и третья звезда, например Проксима Центавра, пролетающая на большом удалении мимо двойной системы по своей орбите. Развеять сомнения помогло влияние, оказываемое интервентом на орбиты звездной пары. Как и в случае с изменением времени прохождения, описанным в главе 6, гравитация третьего тела вызывала незначительные отклонения во времени, когда две звезды затмевали друг друга. Величина таких отклонений прямо зависит от массы дополнительного элемента в системе. В данном случае его вес соответствовал весу планеты.