[49].
Магнитное поле всегда возникает там, где есть движение проводящей среды. У геологически активной планеты, у которой есть железное ядро и под корой которой течет расплавленная магма, не может не возникнуть магнитное поле. Наличие магнитного поля – один из факторов, сделавших нашу планету пригодной для жизни: оно защищает нас от мощного солнечного ветра.
Предположим, что у Янсена есть и ядро, и жидкая магма. А значит, имеется и магнитное поле. Давайте пофантазируем, к каким последствиям может привести наличие сильного планетарного магнитного поля у Янсена. Оно выполняет две функции. Во-первых, сдерживает напор солнечного ветра, направляя потоки заряженных частиц вдоль силовых линий к полюсам планеты. Так возникают невероятные по красоте и интенсивности полярные сияния. (Я использую слово «полярные» только для того, чтобы обозначить само явление – на Янсене эти сияния совсем не полярные. Поток звездного ветра так силен, что полярные сияния полыхают в атмосфере по всей планете, даже рядом с экватором – вы могли бы читать там эту книгу при естественном свете и ночью.) Во-вторых, магнитное поле поддерживает целостность атмосферы Янсена. В любой атмосфере есть как нейтральные атомы, так и обладающие зарядом ионы. Нейтральные атомы могут вырваться из оков земного притяжения и улететь в открытый космос только в том случае, если в результате столкновения с другими частицами они случайно приобретут вторую космическую скорость. С ионами ситуация иная. Магнитное поле не оказывает никакого влияния на нейтральные частицы, но взаимодействует с заряженными: оно препятствует убеганию заряженных частиц из атмосферы.
В 2016 году в журнале Nature вышла статья81, в которой сообщалось о новых наблюдениях 55 Рака е, но уже в инфракрасном диапазоне. Астрономы с помощью телескопа «Спитцер» впервые в истории смогли получить температурный профиль экзопланеты. Наблюдения проводились в общей сложности 80 ч., и за это время на 55 Рака е прошло больше четырех лет.
Новые данные были получены не с помощью новой аппаратуры («Спитцер» отправился в космос еще в 2003 году), а благодаря более точной калибровке датчиков телескопа. Когда стоимость каждого проекта приближается к миллиарду долларов, приходится выжимать максимум даже из старых приборов. Результаты, которые получили ученые, озадачивают. Оказалось, что инфракрасное излучение «проседает» два раза за период: когда планета заслоняет от нас звезду и когда звезда заслоняет от нас планету. Более того, выяснилось, что самая горячая точка на дневной стороне поверхности планеты смещена от того места, где она должна быть, – прямо под звездой. Такое возможно, если на планете присутствуют собственные источники тепла! Так возникло предположение, что Янсен – лавовый мир. Также ученые вычислили суточную разницу температур – 1 400 К. Это значит, что поверхность планеты на дневной стороне представляет собой сплошь лавовые моря и реки. На ночной же стороне лава охлаждается и затвердевает. Но ставить точку в исследованиях было пока рано.
В 2017 году двое ученых из Лаборатории реактивного движения NASA снова обратились к тем же фотометрическим фазовым кривым, полученным телескопом «Спитцер», для более детального анализа82 и перевернули все с ног на голову. Используя улучшенные физические модели перераспределения тепла, они обнаружили, что температура ночной стороны 55 Рака е чуть выше, чем было установлено в предыдущем исследовании, а температура дневной чуть ниже. В итоге разница температур оказалась не такой большой – всего 900 К. Главный же вывод исследования состоял в том, что у планеты должна существовать атмосфера, обеспечивающая давление в 1,4 раза больше земного. И если атмосфера у Янсена действительно есть, то в ней преобладает азот или окись углерода с незначительными примесями других веществ, в том числе углекислого газа и воды (что делает атмосферу планеты немного похожей на земную, а также не исключает данные о составе атмосферы, полученные в 2012 году).
Однако исследование 2017 года привело ученых к новому парадоксу: с одной стороны, фотометрические фазовые кривые лучше всего объясняются наличием на планете атмосферы, а с другой – наши представления о мире говорят нам, что на таком расстоянии от звезды никакая сила не сможет удержать атмосферу возле планеты.
Как видите, наш взгляд на 55 Рака е постоянно меняется. На что похожа эта планета в действительности? На черную углеродную пустыню, лавовый ад или же на планету с плотной атмосферой? Янсен полон сюрпризов. Данные, которые будут получены в ходе новых исследований, вполне возможно, заставят нас вновь пересмотреть имеющиеся представления об этой экзопланете.
Меркурий и Янсен могут служить прекрасными примерами планет, в составе которых преобладает один из «металлов». Для Меркурия это железо, а для Янсена – углерод. Не исключено, что когда-то мы найдем планеты, в составе которых преобладает магний или натрий, сера или кальций. Нет никаких веских оснований предполагать, что таких планет не существует. Интересно, как выглядят их пейзажи?
Глава 10. Татуин и неразбериха с двойными системами
Снова и снова мы видим, что наука более странная и причудливая, чем вымысел.
Изучение экзопланет начиналось с самых парадоксальных открытий. Первые экзопланеты были найдены в 1992 году на орбите вокруг пульсара PSR 1257+12. Первой звездой солнечного типа, у которой обнаружили планету, стала 51 Пегаса. Попытки поиска экзопланет предпринимались и раньше. О революционных открытиях заявляли и Питер ван де Камп, охваченный фанатичной верой в существование экзопланеты у звезды Барнарда, и Гордон Уокер с Брюсом Кэмпбеллом, заявившие в 1988 году, что у двойной звезды Гамма Цефея есть компаньон планетарной массы. Доказательства, собранные ван де Кампом, не убедили астрономическое сообщество, а доказательства Уокера и Кэмпбелла в конечном счете не убедили самих Уокера и Кэмпбелла[50].
Через 15 лет открытие Уокера и Кэмпбелла подтвердится и разрушится еще одно предубеждение – о невозможности существования экзопланет в двойных звездных системах. Гамма Цефея – это находящаяся на расстоянии всего 45 св. лет от Земли двойная звезда в созвездии Цефея. Первый компаньон системы – Гамма Цефея A – оранжевый субгигант в полтора раза массивнее Солнца, вторая звезда – Гамма Цефея B – красный карлик, вращающийся вокруг первой звезды по вытянутой орбите на расстоянии 22 а. е. (что немного больше, чем орбита Урана, 19 а. е.). Изучая эту систему, Уокер и Кэмпбелл получили кривую радиальной скорости Гаммы Цефея A. Они обнаружили, что эта кривая раскладывается на сумму двух синусоид: с первой все ясно – это долгопериодическое движение, обусловленное взаимодействием Гаммы Цефея A со своим звездным компаньоном, а вторая, соответствующая короткопериодическим колебаниям звезды, имела неизвестную природу. Уокер и Кэмпбелл решили, что лучшее объяснение для второй кривой – наличие планеты-гиганта на орбите вокруг Гаммы Цефея А. Но уже в 1992 году Уокер опубликовал статью-опровержение.
Рисунок 15. Система Kepler-16 в представлении художника
Наблюдения за двойной звездой продолжались. В 2003 году после обработки данных, собранных за 20 лет наблюдений Гаммы Цефея, Арти Хатзес с коллегами пришел к выводу, что у звезды действительно есть планета-спутник с периодом обращения 2,5 года. Этот компаньон оранжевого субгиганта как минимум в два раза массивнее, чем Юпитер, а большая полуось его орбиты в два раза больше радиуса орбиты Земли83. Будь у Уокера и Кэмпбелла больше статистики, планета Гамма Цефея A b стала бы первой обнаруженной экзопланетой, а сами ученые вошли бы в историю как первооткрыватели.
За годы поиска экопланет было совершенно множество открытий планет в двойных и даже тройных системах. Планеты в кратных системах (то есть состоящих из двух и более компонентов) находят часто, хоть и реже, чем у одиночных звезд. И в этом и заключается основной парадокс: согласно классической теории планетообразования, в кратных системах планет просто не может быть. Чтобы понять всю сложность проблемы, предлагаю сосредоточиться на процессах формирования планет в тесных двойных системах. Но для начала я немного расскажу о том, что это, собственно, за зверь такой – двойная звездная система.
Системы, состоящие из двух гравитационно связанных звезд, – частое явление в Галактике. На самом деле большинство звезд главной последовательности входят в кратные системы. Эти системы очень важны в астрофизике. Измерение периода обращения звезд друг относительно друга дает возможность найти их массу – одну из важнейших характеристик звезд. Кратные звезды формируются, когда протопланетный диск по каким-либо причинам распадается на два или больше фрагментов. Так как фрагментация диска может произойти по самым разным сценариям, конфигурации гравитационно связанных звезд получаются довольно интересными. Особенно красивы системы, состоящие из двух звезд с приблизительно равными массами. В этом случае две звезды, как в вальсе, кружатся вокруг центра масс системы, то сближаясь, то отдаляясь в пространстве. Иногда вокруг одной или обеих звезд вращаются еще звезды, и вокруг тех, в свою очередь, тоже могут вращаться звезды. К настоящему моменту известна только одна система, обладающая такой сложной тройной иерархией – состоящая из пяти звезд Gliese 644. Чаще звезды имеют двойную иерархию, порой сложную. Тут нельзя не вспомнить BD−22º5866 – объект в созвездии Водолея, состоящий из двух пар звезд, вращающихся друг относительно друга.
Чем сложнее кратные системы, тем реже они встречаются. Это связано с тем, что чем сложнее система, тем, как правило (но не всегда), легче ее разрушить. Орбиты в таких с