«Земли» есть у большинства «солнц»

Создатели самого успешного в истории средства поиска экзопланет в понедельник объявили об открытии сразу 32 новых планет, обращающихся вокруг близких к Солнцу звезд. Все они открыты с помощью спектрографа HARPS, установленного на 3,6-метровом телескопе Южной европейской обсерватории на горе Ла-Силья (Чили).

Сила чисел

Среди новых членов обобщенной планетной семьи нет ни «второй Земли», ни самой маленькой, ни самой большой, ни самой подходящей для жизни планеты. Однако главный вывод, который астрономов не может не воодушевлять: планеты -- большие или маленькие, близкие к своим солнцам или далекие, твердые, как скала, или эфемерные, как газовое облако, -- есть у половины звезд, похожих на наше Солнце.

Как рассказал на пресс-конференции в португальском Порту руководитель научной группы HARPS профессор Стефан Удри из швейцарского Университета Женевы, главное в нынешнем открытии -- это статистика. После тщательного изучения звезд в окрестностях Солнца астрономы пришли к выводу, что большинство из них обладает хотя бы одной планетой, а не исключено, что и целыми планетными системами.

По словам другого участника пресс-конференции -- Нуну Сантуша из Университета Порту, от 40 до 60% всех похожих на Солнце звезд обладают не просто планетами, а планетами относительно небольшой массы, от примерно 6 до 20 масс Земли, а может, и ниже. Эти так называемые супер-Земли -- лучшее, на открытие чего мы сейчас можем рассчитывать в рутинном режиме. Планеты меньших размеров иногда можно заметить, если повезет. Однако чтобы выяснить, насколько они распространены во Вселенной, пока не хватает статистики -- обнаруживать их не позволяет нынешний уровень точности.

Кроме того, оказалось, что планеты имеются и у звезд с относительно небольшим содержанием тяжелых элементов, хотя и реже, чем у богатых металлами. Более того, как отметил Сантуш, все эти планеты движутся сравнительно далеко от своих звезд. По словам ученого, теперь теоретикам придется объяснять и наличие планет у бедных металлами звезд, и их необычные орбиты.

Планеты заколебали

Спектрограф HARPS работает уже более пяти лет, и за все это время охотникам за планетами достались 530 наблюдательные ночей. Наблюдательное время астрономы потратили на пристальное изучение примерно 2000 звезд -- соседок Солнца, видимых из чилийского высокогорья. Все они примерно того же размера, что и Солнце, или даже меньше нашей звезды. Почти каждую наблюдательную ночь астрономы очень точно измеряли положение линий в спектре звезд и следили за их небольшим смещением от одного наблюдения к другому.

Колебания спектральных линий возникают в том числе и из-за эффекта Доплера: у звезд, движущихся в сторону Земли, линии чуть смещаются в синюю сторону спектра, у звезд, удаляющихся от нас, -- в противоположном, красном направлении. Примерно так же тон гудка несущегося на нас тепловоза кажется выше тона того же гудка, когда тепловоз миновал нашу платформу. Эффект Доплера позволяет определить скорость движения звезды относительно Земли и попытаться вычленить в ее скачках влияние планет, которые едва заметно притягивают звезду.

Этим методом -- он называется метод лучевых скоростей -- ученым удалось найти уже свыше 300 планетных систем и 375 планет. А общее их число наконец перевалило за 400 штук. Почти сотня из них, включая 32 новоиспеченные, открыта с помощью HARPS. Среди них планеты большие (до нескольких масс Юпитера) и маленькие (от 6 масс Земли), с коротким периодом (дни) и большим (около семи лет), на круговых орбитах (эксцентриситет e = 0) и на очень сильно вытянутых (e = 0,96).

Есть среди них и объекты, лежащие в потенциально обитаемых зонах звезд, то есть на таких расстояниях от светил, где может существовать жидкая вода. А одна планета движется вокруг звезды, которая сама кружится вокруг двойного светила. Представление художника о том, как должна выглядеть эта тройная система, Gliese 667, украшает эту заметку в качестве иллюстрации.

Жизнь и тараканы

Как признались ученые в ходе пресс-конференции, у них в рукаве есть еще несколько десятков кандидатов в экзопланеты, о которых они пока сообщать не стали, так как не очень хорошо измерены их параметры. Период некоторых планет составляет больше пяти лет, так что для надежного определения их массы и расстояния от звезды пока просто не хватает наблюдательных данных. По словам Сантуша, в ближайшие месяцы нас ждет и объявление об открытии нескольких планет небольшой массы.

Что же касается планет, похожих на Землю, -- небольшой массы и на большом расстоянии от своей звезды, -- то массового открытия таких объектов придется подождать. Земля на своей орбите вносит в движение Солнца периодическое возмущение с амплитудой всего 10 см/с -- это скорость, с которой бегает таракан, -- и с периодом один год. Чтобы заметить такое смещение, точность спектрографов должна улучшиться в сравнении с HARPS на порядок.

По словам Удри и Сантуша, уже сейчас на смену HARPS готовится инструмент ESPRESSO, который предназначен для установки на один из Очень больших телескопов VLT (Very Large Telescope) диаметром 8 м. Его точности (и количества света, которое собирает 8-метровый телескоп) должно хватить, чтобы достичь заветных тараканьих 10 см/с для ярких соседок Солнца.

Более того, астрономы уже разрабатывают инструмент CODEX для будущего Чрезвычайно европейского большого телескопа E-ELT (European Extremely Large Telescope) диаметром 42 м, проект строительства которого уже одобрен. CODEX сможет измерять скорости звезд с точностью до 1 см/с, чего должно с лихвой хватить для поиска планет в обитаемой зоне самых разных звезд в окрестностях нашего светила.

E-ELT сможет пригодиться и для самого важного потенциального открытия. Телескоп с таким зеркалом должен быть в состоянии увидеть, по словам Удри, намеки на жизнь в атмосферах самих внесолнечных планет, например кислород. Впрочем, чтобы разглядеть листву на поверхности далекой планеты, и чрезвычайно большого телескопа мало. Вся надежда на небыстрые космические исследования.