Так могут выглядеть окрестности возможно существующей неизвестной планеты Солнечной системы, условно называемой «Девятой планетой» – здесь мы видим ее и далекое Солнце. Предполагается, что эта планета – газовый гигант, схожий с Ураном и Нептуном. Источник: Калифорнийский технологический институт / Р. Харт (центр обработки и анализа данных съемок в инфракрасном диапазоне, IPAC)
Как говорит Браун, имеющиеся телескопы предпримут попытку обнаружить эту таинственную планету, потому что его работа определяет, где на небе расположена та область, в которой астрономам следует ее искать.
– Так что, может быть, одна из этих суперземель все-таки находится в космосе по соседству с нами, – говорит Баталья. – Будет интересно узнать, так ли это.
Но Баталья говорит и о том, что есть еще очень много неясного в связи с этим новым классом планет. Самый большой вопрос, стоящий перед экзопланетологами, таков: из чего же состоят все эти миры?
– Могут ли они представлять собой переходный тип тел между скалистыми землеподобными планетами и газовыми гигантами, – размышляет Натали, – или может существовать планета втрое больше Земли, но тоже представляющая собой громадную кучу камня, или, напротив, они все же в основном состоят из газа? Что кроется за всем этим? Вот такие вопросы мы сейчас и изучаем со всей тщательностью, рассматривая полученные «Кеплером» данные.
О блинах и планетах
Другой повод для удивления дала природа большинства обнаруженных «Кеплером» планетарных систем. Они оказались очень плоскими – это значит, что орбиты планет в них лежат примерно в одной и той же[47] плоскости, обращенной ребром к наблюдателю – телескопу «Кеплер».
– Если мы представим себе совокупность орбит планет в звездной системе в виде блина, – объясняет Баталья, – в толщу которого укладываются все лежащие примерно в одной плоскости орбиты различных радиусов, то наша Солнечная система с характерными для нее небольшими несовпадениями этих плоскостей окажется похожей скорее на оладью. Бо́льшая часть из тех планетарных систем, которые мы наблюдаем при помощи «Кеплера», выглядят по сравнению с ней как тоненькие блинчики. Они представляют собой удивительно плоские орбитальные системы.
Сущность транзитного метода обнаружения планет такова, что с его помощью оказываются видны только те планеты, орбиты которых случайно расположены в одной плоскости с линией прямой видимости «Кеплера». При том что в большинстве найденных систем орбиты планет образуют плоскую блинообразную фигуру, «Кеплеру» удается наблюдать большее количество производящих транзитные события планет.
На этой гистограмме показано распределение количества планет по размеру для всех известных на дату 10 мая 2016 года экзопланет. Голубые части столбцов гистограммы показывают аналогичное распределение для ранее подтвержденных планет. Источник: NASA / Научно-исследовательский центр имени Эймса / В. Штенцель
– Объем наших открытий по-настоящему велик, и мы сами этому удивляемся, – говорит Натали. – Действительно, это подтверждается фактом открытия нами новой архитектуры совпадающих или копланарных плоскостей орбит.
Кладезь планет
Вдобавок к тому, что общая картина сделанных при помощи «Кеплера» открытий, несомненно, впечатляет, отдельные найденные им планеты и планетарные системы исключительно интересны и занимательны.
– Мы нашли так много интересных миров! – восклицает Баталья. – Среди своих любимых я готова провести «поименную перекличку» и показать на их примере разнообразие типов, составляющих планетное население Галактики, – и об этом разнообразии мы не подозревали до запуска «Кеплера».
Иллюстративное изображение системы Kepler-16, на котором мы видим планету Kepler-16b, обращающуюся вокруг двойной звезды. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
В 2011 году научная команда объявила об открытии «околодвойной» или циркумбинарной планеты, то есть такой планеты, центром орбиты которой является не одиночная звезда, а пара звезд – точь-в-точь как у Татуина, родной планеты Люка Скайуокера из «Звездных войн».
– Если бы вы жили на подобной планете, то видели бы, как два солнца восходят на востоке и потом заходят за горизонт на западе, – мечтательно рассуждает Натали Баталья. – Звезды могут меняться друг с другом местами, двигаясь по небу. Размышления о таких необычных местах всегда распаляют мое воображение.
Изменения яркости свечения звезды можно интерпретировать как вибрации или осцилляции внутри нее, если использовать методику под названием астросейсмология. Картина осцилляций дает информацию о внутренней структуре звезд во многом тем же самым путем, каким сейсмологи на Земле используют данные регистрации землетрясений, чтобы «заглянуть» в земные недра. Источник: NASA / Научно-исследовательский центр имени Эймса
Кроме того, «Кеплер» обнаружил другие странные новые планеты, которые не поддаются классификации, – например, мир, покрытый кипящей водой, планета, которую рвет на части ее собственная звезда, или похожая на Нептун планета, движущаяся в тесной орбитальной паре с землеподобной планетой с твердой поверхностью.
Среди полученных «Кеплером» данных можно отыскать несколько примеров планет, центральные звезды которых очень стары – так же стары, как и сама Галактика. Астрономы используют особый метод, называемый астросейсмологией, чтобы при помощи космического телескопа «Кеплер» как бы «слушать» звезду, регистрируя циркулирующие в ней звуковые волны, чтобы определить различные параметры светила, и в том числе его возраст. Этим способом они обнаружили систему из пяти землеподобных планет возрастом 11 млрд лет, и все эти планеты оказались меньше Земли по размеру. Исследователи утверждают: это открытие говорит о том, что подобные Земле планеты формировались на протяжении большей части истории Вселенной длительностью 13,8 млрд лет, а это значит, что повышаются шансы на то, что в нашей Галактике существует древняя жизнь – а возможно, и развитая разумная жизнь.
– Это умопомрачительно интересно, – говорит Баталья, – потому что я не могу не думать о том, что могут существовать цивилизации, у которых было вдвое больше, чем у нас, времени на развитие. Какие же виды жизни могут процветать в тех мирах?
Схема со сравнением внутренних планет Солнечной системы с планетной системой Kepler-186: эта удаленная от Земли на 500 световых лет звезда из созвездия Лебедя окружена пятью планетами. Kepler-186 является красным карликом спектрального класса M, и она вполовину меньше и легче Солнца. Источник: NASA / Научно-исследовательский центр имени Эймса / Институт поиска внеземного разума (SETI) / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
Вероятно, самым впечатляющим открытием стало обнаружение первой планеты с твердой поверхностью размером с Землю внутри обитаемой зоны центральной звезды. Несмотря на то что преждевременно говорить, является ли эта планета под названием Kepler‐186f настоящей сестрой Земли, ученые теперь вполне уверены в том, что подобные Земле планеты действительно существуют.
Сопоставление размеров планет в системе Kepler-37 с планетами Солнечной системы. Источник: NASA / Научно-исследовательский центр имени Эймса / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
– Это был момент истины для команды проекта «Кеплер», – говорит Баркли. – Можно сказать, водораздел, после которого мы практически получили право сказать «миссия выполнена», потому что мы навсегда поменяли картину человеческого знания. Это открытие показало, что существуют и другие миры, подобные нашему.
Kepler-186f – пятая, самая далекая от светила планета, обнаруженная в системе карликовой красной звезды Kepler-186, расположенной в 490 световых годах от Земли. Планета совершает один виток по орбите вокруг звезды за 130 земных суток и находится сразу за внешним краем обитаемой зоны этой системы.
Больше прочих открытий Баркли ценит находку самой маленькой известной на данный момент экзопланеты.
– Это моя личная гордость, – хвалится он, – потому что обнаружить ее было крайне непросто. Мы нашли планету по размеру меньше Меркурия и тем самым доказали, что мы можем открывать не только эти громадные горячие Юпитеры; нам удалось заметить объект меньший, чем самые маленькие планеты в Солнечной системе. Эта находка хорошо демонстрирует многообразие далеких планетарных систем.
Kepler-37b находится на расстоянии 210 световых лет от Земли, и эта планета лишь чуть больше нашей земной Луны, ее диаметр составляет примерно треть от земного.
Каждое из этих открытий вызывало всеобщий восторг, как говорит Баркли:
– Мы собрали большую команду. Мы разработали замечательную программу регулярной работы, и она приносила невероятное количество удивительных научных плодов. А потом вдруг наш аппарат сломался.
K2
14 мая 2013 года один из силовых маховиков «Кеплера» отказал. Это функционирующие по принципу гироскопа устройства, которые удерживают космический аппарат в заданном положении и позволяют наводить телескоп очень точно в сторону требуемого центра поля зрения. Отказ вызвал большую тревогу, потому что за год до этого еще один силовой маховик «Кеплера» перестал работать. Всего на его борту стояло четыре силовых маховика, но теперь из них остались в строю только два. А такому аппарату необходимо минимум три прибора ориентации, чтобы стабилизироваться достаточно точно для охоты на экзопланеты.
– Мы уже шесть месяцев ожидали, что это, возможно, произойдет, – говорит Томас Баркли. – Было очевидно, что дни второго силового маховика сочтены. Но то, что случилось, все равно стало для нас ударом, и мы все ходили удрученными. Но мы не переставали искать, что еще можно сделать, ведь в нашем распоряжении такой замечательный космический телескоп.