Этот проект может служить наглядным уроком стойкости и непоколебимости. Его авторам потребовалось пять раз обращаться в NASA с новыми предложениями до тех пор, пока проект не получил одобрения от управления. Крестовый поход во славу строительства космического телескопа, который мог бы обнаруживать экзопланеты, возглавлял практически один-единственный человек – Билл Бораки.
Бораки был физиком в находящемся в ведении NASA Научно-исследовательском центре имени Эймса. В 1960-х годах он работал над созданием теплозащитного экрана, который применялся в полетах пилотируемых космических кораблей Apollo на Луну.
Билл Бораки. Источник: NASA, Научно-исследовательский центр имени Эймса
Бораки вдохновила программа SETI под эгидой NASA, которая в те годы проводилась на базе центра имени Эймса. Еще больший стимул он получил, ознакомившись с опубликованным в 1971 году трудом астронома Фрэнка Розенблатта, который предложил искать экзопланеты новым способом – транзитным. Эту работу мало кто читал, и сам Розенблатт скончался в 1973 году, поэтому концепция метода оставалась в тени и не развивалась. Но Бораки постоянно держал ее в голове.
В 1984 году он в качестве соавтора создавал научную работу, идея которой заключалась в поиске планет с использованием метода, предложенного Розенблаттом. Бораки отметил, что наблюдения при помощи наземных инструментов должны дать результат в части обнаружения экзопланет-гигантов, но для того, чтобы отыскать землеподобные планеты, обсерваторию придется вынести в космос. Также он понимал, что для создания такой обсерватории потребуется техника нового уровня, поэтому продолжал работать над концепцией таких инструментов и даже получил от NASA деньги на постройку прототипа фотометра.
Затем, в 1992 году, NASA объявило о начале работ по серии проектов Discovery[46] – так обозначили новый класс узкоспециализированных научных аппаратов пониженной стоимости. Бораки и его коллеги представляли предложения по своему проекту в 1992, 1994, 1996 и 1998 годах, но все они были отвергнуты из-за опасений по поводу отсутствия требуемых технологий и риска превышения стоимости.
Для повторяющихся отказов могла быть и еще одна причина. В то время большинство ученых сомневались, что экзопланеты вообще существуют.
– По сути, экзопланеты тогда еще не доросли до того, чтобы быть принятыми в сознании астрофизического сообщества, – говорит Уэсли Трауб, руководитель исследовательских работ в NASA по программе исследования экзопланет, – поэтому такая идея встречала определенное неприятие.
По словам Трауба, это напоминает, с каким трудом в прошлые годы удавалось убедить астрономов, что изучение планет Солнечной системы тоже является предметом астрофизики и поэтому нужно выделять наблюдательное время на телескопах для планетологических исследований. Этим можно объяснить тот факт, что спутник Плутона Харон был открыт лишь в 1978 году. Кроме того, некоторые ученые считали, что поиск иных планет и жизни на них где-то на просторах Галактики «граничит с покупкой ширпотреба в супермаркете», – говорит Трауб.
– Получается, что эти исследования касаются тех вопросов, которыми традиционно занимается астрономия. Но сейчас технологии позволяют нам проводить такого рода исследования, и поисками планет интересуется не только общественность, но и многие ученые.
К тому же есть большая разница между строгим научным доказательством возможности существования жизни во Вселенной и болтовней о том, что вы увидели летающее блюдце.
Но имелась и другая причина: у NASA не было (и до сих пор нет) очень уж огромных средств, и поэтому обычно оно отбирает проекты, исходя из рекомендаций так называемого «десятилетнего обзора» – доклада, который составляется учеными, оценивающими приоритетность исследований. В нем выдвигаются рекомендации по выполнению тех или иных проектов и распределению средств на предстоящие десять лет. Проект по поиску экзопланет фактически не попадал в этот обзор вплоть до 2010 года.
Однако непоколебимый Бораки сумел убедить всех нужных людей в достоинствах своей концепции, и в 2001 году NASA выделило средства на его космический телескоп. Ему дали имя «Кеплер» в честь астронома семнадцатого века Иоганна Кеплера, который впервые описал законы движения планет.
– Билл никогда не воспринимал отказы в продвижении проекта как выпады в свой адрес. Он просто продолжал двигаться вперед, поскольку он всей душой влюблен в процесс научного познания и открытия нового, – такими словами Баталья говорит о Бораки. – Для меня он олицетворяет сущность миссии NASA: в нем есть детский дух первооткрывательства, он придерживается этики непрестанной работы, стремится непринужденно экспериментировать и не боится риска на пути к реализации прорывных идей.
Восторг и изумление
Мысленно перенесемся вновь в 2009 год. «Кеплер» успешно запущен и по достижении рабочей орбиты прошел период ввода в строй – десятидневную проверку всех систем. Во время первых же наблюдений ученые зарегистрировали заманчивый сигнал возможного присутствия маленькой планеты, которая обращается вокруг звезды в 540 световых годах от Солнца. Наличие этой планеты впоследствии было подтверждено, и она получила наименование Kepler-10b – это первая землеподобная планета с твердой поверхностью, открытая при помощи космического телескопа «Кеплер». Она в 4,6 раза больше Земли по массе и на 40 % крупнее по размеру, но находится не в обитаемой зоне своей звезды.
Планета Kepler-10b должна быть очень горячим, выжженным миром, который находится к своей звезде в двадцать раз ближе, чем Меркурий к Солнцу, и температура на ее дневной стороне достигает 1370 °C. Команда ученых проекта «Кеплер» установила, что поверхность Kepler-10b скалистая и твердая, на ней можно стоять; масса планеты в 4,6 раза больше массы Земли, а диаметр составляет 1,4 от земного. Источник: NASA / проект «Кеплер» / Дана Берри
– Kepler-10b – одна из самых любимых моих планет, – говорит Натали Баталья, – потому что она стала первой планетой с твердой поверхностью, открытой «Кеплером». Но не только поэтому, а еще и потому, что эта находка стала знаком того, что «Кеплер» не просто работает, но скоро мы с его помощью отыщем много планет.
Но это мир с экстремальными условиями. Kepler-10b обращается вокруг своей звезды на меньшем расстоянии, чем Меркурий от Солнца, и ее орбитальный период, то есть год, занимает всего лишь двадцать часов. Ученые именуют Kepler-10b суперземлей – так назвали планеты, более массивные, чем Земля, но обладающие преимущественно твердой поверхностью.
– Самое удивительное в подобных планетах то (а мы с тех пор нашли еще несколько планет того же типа), что одна их сторона постоянно обращена к звезде и от нагрева покрыта расплавленной лавой, – объясняет Баталья. – Так что там плещется океан из расплавленного камня, потому что температура на поверхности превышает температуру плавления железа.
Такое начало работы «Кеплера» воодушевляло. Затем, на основании данных, собранных в первые 43 дня наблюдений, было выделено 750 планетных кандидатов – удивительное количество для экзопланетных изысканий.
Томас Баркли. Фото публикуется с его разрешения
– Я думаю, все были поражены тем, как, оказывается, легко находить планеты в данных, поставляемых «Кеплером», – говорит Баркли. – До начала нашей работы каждое открытие экзопланеты было по-своему уникально и обладало немалой ценностью. После ввода «Кеплера» в строй мы стали находить планеты каждый раз при анализе новых данных.
Баркли вспоминает, как их команда собиралась на еженедельные совещания и один из ученых, Джейсон Роу, включал свой ноутбук и «показывал нам плюшки, которые за прошлую неделю удалось найти, и мы, глядя на данные новых транзитов, только охали и ахали. Это было невероятное время. Все, кто находился в комнате, понимали, что мы самыми первыми видим нечто такое, что в корне меняет представление человечества о его месте во Вселенной».
Кроме того, впервые были обнаружены звездные системы, в которых имелось по несколько планет – более трети всех найденных планет принадлежали к таким многопланетным системам. Но многие из них оказались совершенно непохожими на нашу Солнечную. Планеты там теснились на орбитах с небольшими промежутками, а годичный виток каждой из них занимал не более нескольких земных месяцев.
Обнаруживались и другие удивительные вещи.
– Одной из самых интересных находок «Кеплера» был новый класс планет, чаще всего встречающихся среди тех, о которых в данный момент известно человечеству благодаря «Кеплеру», – говорит Баталья. – Это планеты, размер которых лежит в промежутке между размерами Земли и Нептуна. Мы называем их суперземли или субнептуны.
Но в нашей Солнечной системе ничего подобного нет.
– Как ученый, занимающийся экзопланетами, я считаю одним из самых поразительных тот факт, что планеты такого размера повсеместно находятся в данных «Кеплера», но на нашем «заднем дворе» мы не видим ничего на них похожего, – говорит Баркли. – Кстати, до начала проекта «Кеплер» была очень популярна одна теоретическая работа, которая предсказывала, что не может быть планет размером в 2,5 раза больше Земли. А потом мы выяснили, что именно таких планет больше всего в наших массивах данных. И они же должны быть наиболее многочисленны в Галактике, если мы перенесем результаты наших наблюдений на общую статистическую картину.
На этой иллюстрации художник изобразил в одном ряду находящиеся в обитаемых зонах различных звезд планеты, которые имеют частичное сходство с Землей. Слева направо: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler‐62f и Kepler-186f. В конце ряда для сравнения изображена Земля. Источник: NASA / Научно-исследовательский центр имени Эймса / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
Как отмечает Баталья, есть возможность, что подобный мир все-таки присутствует и в Солнечной системе – им может оказаться таинственная невидимая планета, которая, по теории, скрывается где-то за орбитой Плутона. В начале 2016 года астрономы Майк Браун (который открыл Квавар, Эриду и другие подобные тела) и его коллега по Калифорнийскому технологическому институту Константин Батыгин предположили существование большой планеты (условно названной «Девятой планетой»), которая таится на краю Солнечной системы. О ее присутствии можно говорить на том основании, что орбиты нескольких известных тел из пояса Койпера, как предполагается, подвержены влиянию со стороны объекта, который может быть в десять раз массивнее Земли.