Экзопланеты: таблетки от космического одиночества человека
АрхивНаукаНовости об открытии новых экзопланет в последнее время появляются с завидным постоянством. Астрономам удается обнаружить, чаще косвенно, все менее массивные планеты у других звезд. Не исключено, что уже скоро будут открыты планеты, похожие на Землю.
Иногда задаёшься вопросом: почему на Западе с наукой всё, кажется, настолько же хорошо, насколько у нас плохо? Ответ, в общем, сам напрашивается: дело в информационном обеспечении научных организаций. Ибо живут они на гранты - государственные и частные, - а для того, чтобы грант получить, надо как следует о себе заявить. И не один раз, а много, так, чтобы имя постоянно было на слуху.
В российской же науке принято секретничать и помалкивать, поскольку серьёзные научные разработки в советское время принято было секретить, а в самих НИИ вешать на всех стенах плакаты примерно такого содержания.
К чему это всё? Да к тому, что далеко не самые сенсационные и в общем и целом промежуточные выводы, сделанные учёными на основе недавно полученных данных, подчас оказываются исключительно востребованными средствами массовой информации.
Так вот на днях New Scientist опубликовал короткую статью, в которой сообщались в своём роде замечательные (в смысле, достойные внимания) известия. В частности, астрономам удалось обнаружить у нескольких близких к нам звёзд так называемые полевые диски, располагающиеся очень и очень близко к "материнской" звезде. Слишком близко. О чём это говорит?
Тут следует сделать небольшое отступление и рассказать, что такое эти пылевые диски и почему к ним столько внимания.
Пыль и газы
Звёзды, как известно, образуются из сжимающихся облаков межзвёздного газа и пыли; после того, как звезда возникла, остаётся некоторое количество, упрощённо говоря, "излишнего вещества", из которого и формируются те самые диски газа и пыли. В них либо зарождаются планеты, либо эти пыль и газ рассеиваются в межзвёздном пространстве.
Механизм образования планет тоже выглядит весьма просто: за весьма продолжительный срок крупные частицы (из которых состоит эта самая космическая пыль) притягивают мелкие, образуя постепенно всё более массивные объекты. Под воздействием сил гравитации эти объекты, укрупняясь, постепенно приобретают шарообразную форму.
Если образуется действительно большое и массивное твёрдое "ядро" (с массой в 10 и более раз превосходящей массу Земли), то такое ядро начинает притягивать к себе оставшийся в пылевом диске газ: так, по мнению астрофизиков, образуются газовые гиганты.
В Солнечной системе таковых целых четыре: крупнейшим является Юпитер, Сатурн - на втором месте, Уран и Нептун являются средними газовыми гигантами.
Из более чем 130 планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, все являются газовыми гигантами, причём некоторые из них в разы крупнее Юпитера.
Орбитальные телескопы вроде Hubble могут увидеть галактики буквально на самой границе пространства-времени, на расстоянии более 12 миллиардов световых лет (при том, что возраст самой Вселенной составляет 13,7 миллиардов лет), но ни один из этих чудо-телескопов не способен напрямую разглядеть планеты размером с Землю. Косвенное обнаружение столь малых объектов тоже весьма и весьма затруднительно: крупные планеты оказывают гравитационное воздействие на саму звезду, вызывая её колебания (по которым и можно рассчитать их массу). Влияние малых объектов, т.е. планет, размером с Землю, уничтожающе мало.
Так что пылевые диски - это пока одна из главных возможностей косвенно вычислять наличие некрупных планет возле других звёзд. А точнее, саму теоретическую возможность их существования около других звёзд.
Эти самые пылевые диски редко бывают сплошными и монотонными - часто в них наблюдается чередование более ярких и более тусклых, а иногда и вовсе тёмных "колец". Астрофизики полагают, что эти тёмные области образуются как раз там, где формируются планеты.
266 звёзд наблюдали с помощью телескопа Spitzer Space Telescope. Вокруг 71 звезды обнаружены инфракрасные нимбы, выдающие наличие пылевых дисков. Наличие таких нимбов возле некоторых звёзд несколько корректирует, а в чём-то и вовсе опровергает прежние выкладки учёных. По более ранним представлениям, система, в центре которой находится звезда возрастом 330 миллионов лет, должна быть относительно чистой: остававшаяся пыль либо уже притянулась к звезде, либо рассеялась в межзвёздном пространстве.
Однако около некоторых старых звёзд обнаружены яркие пылевые диски, причём на столь близком расстоянии, что, вообще говоря, они не могли бы просуществовать там не более одного миллиона лет: звезда поглотила или рассеяла бы их.
Но они там есть, а следовательно, появились они относительно недавно. Что это значит?
Скорее всего, это означает, что и около старых звёзд происходят могучие катастрофы, которые, как считалось ранее, характерны только для молодых солнечных систем.
Предполагалось, что процесс планетообразования проистекает относительно гладко, т.е. крупные объекты постепенно притягивают космическую пыль и газы, образуя всё более крупные "заготовки" для будущих планет. А когда процесс самого планетообразования закончен, остаточный материал быстро уходит из системы: либо падает на звезду, либо рассеивается в космическом пространстве.
Но по-видимому, финальные этапы происходят не так быстро, как предполагалось ранее, и столкновения объектов вблизи даже старой звезды, достаточно крупных, чтобы оставить по себе свежий пылевой диск, - не столь уж большая редкость.
В любом случае, раз что-то с чем-то столкнулось, значит, было чему и с чем сталкиваться. Отсюда есть резон предположить, что некрупные твёрдые планеты на орбитах других звёзд - не только не экзотика, но и вовсе даже вполне обычное дело.
Кстати, по поводу сроков в научном сообществе тоже нет единства. Одни теоретики считают, что процесс образования планетной системы возле отдельно взятой звезды занимает от 10 до 100 миллионов лет, другие называют куда меньшие цифры. Но в любом случае, газовые гиганты образуются раньше всех: их твёрдые ядра должны достичь крупных размеров до того, как газ рассеется в межзвёздном пространстве. И вот тут мы выходим на второй фактор, второй косвенный признак возможности наличия твёрдых планет на орбитах других звёзд. Речь идёт о химическом составе звезды.
Металлистичность
Самые первые звёзды были лишены химических элементов, называемых металлами. К металлам астрофизики условно относят все элементы тяжелее гелия. Самые первые звёзды, возникшие после Большого Взрыва, состояли, по-видимому, целиком из водорода, путём термоядерного синтеза превращавшегося в гелий. Соответственно, при взрывах первых звёзд, их остатки, содержавшие гелий, падали на другие звёзды, и - путём всё того же термоядерного синтеза, - образовывались более тяжёлые элементы.
Более поздние звёзды содержат множество "металлов" - собственно, их состав зависит от состава газово-пылевого облака, в котором звезда зародилась.
А следовательно, в соответствии с доминирующей теорией планетообразования, если звезда богата металлами, есть основания предполагать, что в пылевом облаке вокруг неё в избытке будет присутствовать материал для будущих планет. Как твёрдых и некрупных, так и газовых гигантов с крупным твёрдым ядром.
Ибо тяжёлые химические элементы - это как раз то, из чего образуется пыль, из которой, в свою очередь, формируются планетарные ядра.
Размеры и количество планет около звезды, соответственно, зависит от того, сколько тяжёлых элементов (металлов) содержалось в изначальном газовом облаке. Это можно рассчитать, исходя из химических характеристик самой звезды. В частности, её "металлистичности".
Ещё несколько лет назад на эту черту звёзд мало кто обращал внимание. Однако Грег Лафлин, профессор астрономии и астрофизики в Университете Колумбии в Санта-Крус, заинтересовался именно металлистичностью, и по его мнению, это как раз тот фактор, на который следует обращать внимание прежде всего.
По его прогнозам, в скором времени астрономы обнаружат сотни планет размером с Нептун на орбитах изучаемых ныне звёзд (на расстоянии примерно 5 астрономических единиц от светила).
Почему речь именно о планетах размером с Нептун? Причина опять же в "металлистичности" тех звёзд, на которых сейчас сосредоточены интересы астрономов - охотников за планетами. Дело в том, что "металлов" на тех звёздах вполовину меньше, чем у Солнца, соответственно, изначального материала для планетообразования после формирования звезды должно было оставаться немного. Достаточно, впрочем, считает Лафлин, для образования планет размером с Нептун. Причём не только газовых, но даже и твёрдых.
Планеты-гиганты в некоторой степени играют роль щита, защищающего внутренние твёрдые планеты от всяческих незваных гостей извне солнечной системы (достаточно вспомнить тот фейерверк, с которым Юпитер "поймал" комету Юджина-Шумейкера).
Поэтому и считается, что в системе с планетой-гигантом на расстоянии 5 а.е. от своего солнца могут относительно безопасно существовать планеты размером с Землю, пригодные для зарождения органической жизни.
А основной интерес у астрономов вызывают, как нетрудно понять, именно некрупные твёрдые планеты, потому что именно они должны стать таблетками от вселенского одиночества для всего человечества.
Сейчас астрономы и астрофизики, в принципе, пусть и очень и очень схематично, но могут расписать весь цикл образования твёрдых небесных тел буквально с момента Большого Взрыва.
Скажем это ещё раз: очень и очень схематично. Тут речь не о белых пятнах, а скорее, наоборот, о "чёрных" - о крошечных островках знания в море невольного невежества, которое человечество, само не очень понимая, зачем именно, но пытается преодолеть.
Человеку, родившемуся и выросшему в эпоху средств массовых коммуникаций и развлечений (а термин Mass Media, в общем-то, точнее переводить именно таким образом, нежели "средства массовой информации"), человеку, который с детства читает и смотрит всевозможную космическую фантастику, гораздо труднее будет поверить, что мы во Вселенной одиноки, нежели человеку позапрошлого столетия, например...
Да что там, современный человек почти что уверен в том, что Вселенная вполне густо населена. На уровне массового сознания уверенность в чём-то и желание, чтобы это было так, смыкаются. А стало быть, учёные, ищущие - и находящие - звёздные системы, похожие на нашу Солнечную, и громогласно извещающие человечество о своих достижениях (пусть и скромных, пусть и теоретических) в какой-то степени выполняют социальный заказ.
Флаг им в руки.
