Дмитрий Вибе: Ненаблюдавшиеся компаньоны

Перевёрнута очередная страница в одной из самых долгих астрономических историй - в истории планет у звезды Барнарда. И эта страница наверняка не последняя.

Число известных внесолнечных планет сейчас особенно красиво - 777. Но только то ли одна, то ли две из этих планет открыты способом, который изначально считался единственно возможным. Этот способ - астрометрический, самый универсальный из всех методов обнаружения экзопланет.

Прочие подходы - измерения лучевых скоростей, наблюдения затмений и др. - так или иначе тяготеют к планетам, орбиты которых незначительно наклонены к лучу зрения. Астрометрическому же методу угол между орбитой и лучом зрения, вообще говоря, безразличен. Повёрнута ли орбита к нам "боком", или же мы смотрим на неё "сверху", в любом случае тяготение планеты будет смещать звезду в картинной плоскости.

Но это в теории. На практике измерить сдвиг звезды в плоскости небосвода настолько непросто, что попытки найти таким образом не то что планеты, но и более массивные невидимые спутники звёзд (красные карлики, белые карлики, коричневые карлики) можно пересчитать по пальцам. Более других известны спутники Сириуса и Проциона, заподозрить наличие которых заставили извилистые траектории этих звёзд. Бессель объявил о существовании "тёмных компаньонов" двух этих звёзд в 1844 году, и лишь много лет спустя, в конце XIX века, белые карлики Сириус B и Процион B удалось обнаружить при помощи прямых наблюдений, подтвердив тем самым громкий первый успех астрометрического метода.

К сожалению, первый успех оказался, по сути, и последним. Никаких других хоть сколько-нибудь прозвучавших открытий белых и красных карликов при помощи астрометрического метода с тех пор сделано не было. Иное дело - планеты. Изначально казалось вполне логичным использовать для поиска планет тот же метод, что уже зарекомендовал себя при поиске других невидимых спутников.

Наиболее насыщенной оказалась история астрометрических поисков планет вокруг звезды Летящей Барнарда. Она обладает самым большим собственным движением, но интересной с точки зрения поисков планет её делает не скорость, а близость. Ближе к нам, чем звезда Барнарда, расположена только тройка звёзд Альфа-Проксима Центавра. Так что если мы когда-то соберёмся путешествовать в космосе, было бы хорошо, чтобы у звезды Барнарда были планеты, раз уж их нет у Альфы Центавра.

Петер ван де Камп (обсерватория Свартморского колледжа, США), организуя поиски спутников звезды Барнарда, справедливо предполагал, что чем ближе звезда, тем проще будет зафиксировать её смещение, вызванное тяготением компаньона. Кстати, ван де Камп говорил, что астрометрические компаньоны нельзя называть невидимыми (invisible), и строго использовал для них прилагательное "ненаблюдавшиеся" (unseen), считая его более оптимистичным.

Ван де Камп подошёл к делу очень тщательно. Он начал наблюдения в 1938 году, но только через 25 лет впервые чётко сформулировал их результаты. В статье 1963 года он детально описал и наблюдения, и выводы, сделанные на их основе. Пятьдесят наблюдателей, дюжина измерителей, 609 ночей, 2413 фотопластинок. Вывод - Летящая Барнарда летит по волнистой линии, потому что её движение по Галактике возмущается ненаблюдавшимся спутником с массой около 1,6 массы Юпитера. Спутник обращается вокруг звезды по сильно вытянутой орбите с периодом 24 года.

Следующая статья ван де Кампа о звезде Барнарда вышла в марте 1969 года. Количество пластинок с изображениями звезды и её окрестностей за это время перевалило уже за три тысячи, но результат изменился незначительно. Новая оценка массы планеты составила 1,7 массы Юпитера, а период возрос до 25 лет. Однако уже в августе 1969 года сам же ван де Камп предложил другое решение. По-видимому, планета на сильно вытянутой орбите казалась ему неестественной, и он предложил альтернативное решение с двумя планетами на круговых орбитах с периодами 26 и 12 лет и массами 1,1 и 0,8 массы Юпитера.

До начала семидесятых годов астрономическое сообщество (да и не только оно) воспринимало результаты ван де Кампа с безоговорочным доверием. Повода усомниться в них не было, да и приятно было сознавать, что иные миры действительно существуют в такой близости от нас! Но потом над планетами звезды Барнарда начали сгущаться тучи. Джон Херши в 1973 году опубликовал результаты анализа фотопластинок, полученных на том же 61-сантиметровом рефракторе, на котором наблюдалась звезда Барнарда, и обнаружил систематические сдвиги в звёздных координатах. Херши связал их с техническими процессами: ремонтом телескопа и переходом на другую эмульсию в 1949 году.

В статье Херши звезда Барнарда явно не упоминалась, но ван де Камп решил, что данные нужно перепроверить, и в 1975 году привёл ещё одно решение, основанное только на пластинках, полученных после 1950 года: две планеты с периодами 22 и 11,5 лет и массами 0,4 и 1 масса Юпитера. В статье он признал, что параметры "длинной" пертурбации изменились довольно заметно, но продолжал настаивать на высокой достоверности "короткой" пертурбации.

Но это, к сожалению, были не единственные проблемы. Популярность темы привела к тому, что начались попытки обнаружить возмущения в движении звезды Барнарда на других телескопах - все безрезультатные. Болезненный удар ван де Камп получил от своего преемника на посту руководителя обсерватории Вульфа Хайнца. Ван де Камп сам пригласил его продолжить исследования планеты у звезды Барнарда, но Хайнц вместо доказательств её наличия стал искать доказательства её отсутствия.

В 1978 году Хайнц полностью отверг планетную интерпретацию измерений ван де Кампа, указав, что возмущения с близкими периодами (около 12 и 26 лет) можно обнаружить и у других звёзд, наблюдавшихся на том же телескопе, что говорит об их инструментальной природе. При этом пластинки недоэкспонированы, потому что ван де Камп в погоне за количеством пренебрёг качеством, а для определения координат использовалось всего три опорные звезды (опять же для ускорения процесса), чего недостаточно с учётом невысокого качества наблюдательного материала. О том, на каком уровне к этому времени находились личные отношения ван де Кампа и Хайнца, свидетельствует удивительный факт: говоря о звезде Барнарда, Хайнц, очевидно, писал о ван де Кампе, но ни имени, ни работ его не назвал, упомянув лишь безличные "опубликованные решения".

Ван де Камп не усомнился в своих планетах до самого конца жизни. После 1975 года он опубликовал ещё несколько вариантов их орбит, но уже не в "обычных" статьях, а в книгах и обзорах. Это позволило сопроводить некоторые из них иллюстрацией - фреской Рембрандта о Неверующем Фоме - и высказыванием о блаженности тех, кто не видели, но уверовали. Опровергнуть результаты ван де Кампа, утверждал он, может только один человек - сам ван де Камп. Ни у кого другого нет такого объёма наблюдательных данных и такого опыта по их обработке.

После ухода ван де Кампа из науки звезда Барнарда не была забыта. Наличие планет у неё продолжают опровергать и сейчас, привлекая для этого лучшие инструменты. В 1999 году Фриц Бенедикт с коллегами попытались обнаружить колебания звезды Барнарда в картинной плоскости при помощи датчиков точного наведения Космического телескопа им. Хаббла. Их результат: в системе нет планет тяжелее Юпитера с периодом более 150 дней.

Но более сокрушительный тест опубликован совсем недавно. Ван де Камп утверждал, что мы смотрим на систему почти с ребра, то есть в конфигурации, максимально благоприятной для наблюдения колебаний звезды по лучу зрения. В августе 2012 года опубликованы результаты 25-летнего мониторинга лучевой скорости звезды Барнарда на телескопах Ликской обсерватории и Обсерватории им. Кека. Никаких колебаний! У звезды Барнарда нет планет с периодом более двух лет и массой более десяти масс Земли.

Но все эти результаты не означают, что у звезды Барнарда вообще нет планет. Нет только конкретных тел, на наличии которых настаивал ван де Камп. Но мы ведь не ради Юпитера собирались туда лететь, правда? А что-то наподобие Земли там ещё вполне может оказаться.