были открыты еще десятки планет, вращающихся вокруг двойных звезд. Система Kepler-47 стала первой обнаруженной многопланетной двойной звездой с тремя газовыми гигантами. Именно Kepler-47 доказала астрофизикам, что многопланетные двойные системы и правда существуют.
Еще одним примером странной системы служит PSR B1620−26. Эта двойная звезда состоит из довольно экзотических компаньонов: пульсара и белого карлика, разделенных расстоянием в 1 а. е. Что такое пульсары и чем они отличаются от нейтронных звезд, мы говорили в пятой главе. Белые карлики – это бывшие ядра звезд, которые медленно «доживают» свои дни, выделяя в пространство не энергию термоядерных реакций, а тепло, накопленное за то время, когда они были звездами главной последовательности[55]. PSR B1620−26 принадлежит шаровому скоплению в созвездии Скорпиона. Возраст скопления оценивается в 12 миллиардов лет. Все звезды в этом скоплении имеют примерно одинаковый возраст, и если возле какой-либо звезды в нем обнаруживается экзопланета, то и она оказывается такого же почтенного возраста.
В 1993 году методом радиальных скоростей в системе PSR B1620−26 нашли экзопланету PSR B1620−26 b, которую в силу возраста назвали «Мафусаил» – в честь библейского героя, прославившегося своим долголетием. Она находится на орбите P-типа с радиусом 23 а. е., имеет массу около 2 MJ и температуру поверхности около –200 °C. Гигантский и холодный газовый мир.
Но не это привлекло внимание ученых. Мы еще не знаем, каким образом экзопланета может пережить превращение своей родительской звезды в пульсар – взрыв сверхновой. Хотя в данном случае есть одна зацепка – место рождения системы Мафусаила. Сегодня большинство астрофизиков соглашается с тем, что наиболее вероятный механизм формирования PSR B1620−26 состоит в том, что звезда, впоследствии ставшая белым карликом, и планета были захвачены пульсаром, путешествовавшим в относительно тесном пространстве шарового скопления. Эта гипотеза выглядит правдоподобно. И если все действительно так и происходило, значит, планеты могут путешествовать не только с орбиты на орбиту, но и от звезды к звезде, отправляясь в космические странствия, словно звездные корабли.
Изучая двойные системы, чаще всего ученые обнаруживают планеты, обращающиеся вокруг одной из звезд в кратной системе. Система Альфа Центавра – наш ближайший сосед. Она располагается всего в 4,3 а. е. от Солнца и является одной из самых ярких звездных систем на ночном небе. Альфа Центавра состоит из трех звезд. Первые две – это похожие на Солнце звезды, разделенные расстоянием в 11 а. е. Третий компаньон системы – красный карлик Проксима Центавра, он вращается вокруг общего центра масс по эллипсоидной орбите, большая полуось которой равна 9 000 а. е., и на данный момент является ближайшей к нам звездой. Пришельцы с Альфы Центавра не раз появлялись на страницах фантастических произведений. Трисоляриане, жители планеты, принадлежащей системе Альфа Центавра, играют главную роль в трилогии китайского фантаста Лю Цысиня «Память о прошлом Земли». Непредсказуемый, хаотичный мир, ввергающий своих обитателей то в огненный ад, то в невыносимую стужу, совершенно не похожий на стабильный земной, – наверное, это то, чего следует ожидать от климата на планетах в тройных системах. Но до последнего времени ничто не могло ограничить фантазию писателей. С 2012 года ситуация начала меняться.
Чилийская высокогорная пустыня Атакама уже не раз упоминалась в этой книге, так как она является одним из лучших мест на Земле для наблюдения ночного неба. На краю этой пустыни, недалеко от города Сантьяго, расположена европейская обсерватория Ла-Силья, 3,6-метровый телескоп которой оснащен высокоточным спектрографом HARPS. В 2012 году международная команда астрономов с помощью HARPS провела анализ радиальных скоростей системы Альфа Центавра. Полученные практически на грани возможностей спектрографа данные позволили ученым выдвинуть гипотезу о существовании планеты земного типа на близкой орбите у одной из солнцеподобных звезд в этой системе – Альфы Центавра В87. Планета, правда, совсем не походила на ту, на которую хотелось бы переселиться. Температура ее поверхности, согласно расчетам, должна была составлять более 1 000 °C! Научное сообщество и СМИ встретили открытие с большим воодушевлением. Прошло три года. Более тщательный анализ, проведенный британскими учеными в Оксфорде, позволил установить, что свидетельства существования планеты, полученные ранее, объясняются, вероятнее всего, ошибками в анализе данных, и никакой планеты у Альфы Центавра B нет88. Желанное открытие пришлось признать несостоявшимся. Но на этом поиск планет в ближайшей к нам системе не закончился.
В 2016 году с помощью того же спектрографа HARPS удалось зарегистрировать планету у Проксимы Центавра89. Проксима Центавра b имеет массу как минимум в 1,3 M⊕[56], ее год длится всего чуть более 11 земных суток, а большая полуось ее орбиты равняется 0,05 а. е. – как и в случае со многими красными карликами, орбита экзопланеты намного меньше, чем орбита Меркурия. Удивителен также еще один факт: температурные условия на Проксиме Центавра b таковы, что при наличии плотной атмосферы на этой экзопланете может быть вода!
Когда мы слышим слова «жидкая вода на поверхности далекой планеты», то тотчас становимся немного астробиологами и начинаем думать о возможности существования жизни на этой планете. Новость о потенциальной обитаемости Проксимы Центавра b в СМИ восприняли восторженно. Ведь ближайшей к нам экзопланетой оказался не лавовый мир, а вполне пригодная для жизни планета! Астрофизики в свою очередь отнеслись более сдержанно. Дело в том, что красные карлики – очень активные звезды. Например, в марте 2017 года произошла вспышка Проксимы Центавра, энергия которой в 1 000 раз превосходила энергию всех прошлых событий. Так что даже если бы когда-нибудь у Проксимы Центавра b была атмосфера, она, по-видимому, давно была бы снесена подобными вспышками ее родительской звезды.
В завершении этой главы хочется поговорить еще об одной звездной системе. HD 131399 A – самая яркая звезда в тройной системе в созвездии Центавра, а также она в два раза массивнее Солнца. Две другие звезды – желтый и красный карлики, которые вращаются друг относительно друга и одновременно вокруг HD 131399 A. Такого рода тройные системы встречаются относительно часто, но что делает интересной именно HD 131399, так это наличие на орбите вокруг HD 131399 A планеты. Газовый гигант HD 131399 A b массой 4 MJ, двигающийся по орбите радиусом около 80 а. е., был открыт с помощью Very Large Telescope («Очень большой телескоп»), или VLT, в 2015 году. Как эта экзопланета могла образоваться и выжить, до сих пор остается загадкой. Галактика умеет удивлять.
Открытие HD 131399 A b было совершено чрезвычайно трудоемким, но очень эффективным методом, который мы пока не обсуждали подробно, – прямым наблюдением. Как я уже говорил, экзопланеты сложно рассмотреть в телескоп, так как они очень тусклые на фоне своих родительских звезд. Но если экзопланета находится на большом расстоянии от своей звезды и при этом достаточно горяча, то, в принципе, ее можно обнаружить. Наблюдения таких планет ведутся в инфракрасном диапазоне, чтобы увидеть тепловое излучение от планеты, при этом свет от самой звезды блокируется диафрагмой (телескопы, с помощью которых можно проводить такие наблюдения, называются коронографами). На рисунке 17 вы можете увидеть в буквальном смысле фотографии системы HD 131399 и принадлежащей ей экзопланеты.
Рисунок 17. Система HD 131399. Видно движение планеты HD 131399 A b
На HD 131399 A b каждый день в течение первой половины года (который длится здесь почти 550 земных лет) можно наблюдать три восхода и три заката. Из-за того, что величина суток на этой планете, как и на Земле, непостоянна, раз в год случается день, когда восход одного светила совпадает с закатом двух других. Начиная с этого момента на HD 131399 A b до конца года будет вечный день. Этот день скорее напоминает сумерки: три солнца системы HD 131399 с поверхности планеты выглядят всего лишь как необычно яркие звезды.
Тройные системы – это не предел. Мы уже говорили, что в Галактике встречаются четырех-, пяти– и даже шестикратные звездные системы с различной иерархической структурой. Чем сложнее система, тем сложнее в ней образоваться планете. Но чем дольше мы изучаем экзопланеты, тем менее прочной становится наша уверенность в том, что чего-то просто не может быть. Ученые, еще не так давно утверждавшие, что в двойной системе не может быть планет, сейчас строят гипотезы, объясняющие формирование планет в системах любой кратности.
Глава 11. Гершель и спутники планет-гигантов
Сложилось мнение, будто счастливый случай привел эту звезду в поле зрения моего телескопа. Это очевидная ошибка.
Имя Уильяма Гершеля уже встречалось вам на страницах этой книги[57]. Он стал известен миру как один из лучших астрономов-наблюдателей всех времен и человек, который в 1781 году обнаружил Уран, что стало первым открытием планеты со времен Античности. Но в нашем рассказе важно не это, а другое, менее знаменитое открытие Гершеля: обнаружение спутника Сатурна – Энцелада. В этой главе мы вернемся в Солнечную систему и поговорим о некоторых, пожалуй самых интересных, спутниках планет. Это позволит нам посмотреть на экзопланеты с новой, неожиданной точки зрения.