…и сверхземли!
Одной из самых неожиданных находок в коллекции планет, обнаруженных «Кеплером», стало большое количество миров, радиусы которых равны радиусу Земли или незначительно (до четырех раз) его превышают. В нашей Солнечной системе радиусы Урана и Нептуна в четыре раза превышают земной. Их массы равны 14 и 17 массам Земли соответственно. В нашей Солнечной системе нет планет, чья масса превышала бы массу Земли, но была бы меньше массы Нептуна, однако в каталоге планет, обнаруженных «Кеплером», планеты среднего размера встречаются чаще всего. Как они выглядят? Окажутся ли они каменными планетами с массой большей, чем Земля, так называемыми сверхземлями, или уменьшенными юпитероподобными мирами, маломерными Нептунами?
Ярким примером сверхземли может служить планета под названием Кеплер 10c. Она была обнаружена космическим телескопом «Кеплер» с помощью транзитного метода. Ее радиус в 2,3 раза больше земного. Вычисленная на основании лучевой скорости родительской звезды масса планеты в 17 раз больше массы Земли — почти так же, как масса Нептуна. Зная массу и радиус, мы можем вычислить плотность Кеплера 10c. Она в 1,3 раза плотнее Земли, а это значит, что ее нельзя отнести к газовым гигантам: это суперсверхземля. Но почему планеты с массой, превышающей массу Земли в 17 раз, иногда оказываются каменными (как Кеплер 10c), а иногда газовыми гигантами (как Нептун)? У нас пока нет ответа на этот вопрос.
Теперь можно сказать, что было бы совсем не интересно и даже немного обидно, если бы оказалось, что наша планетная система всего лишь одна из множества таких же систем, созданных словно по шаблону.
Надо признаться, что наша современная планетология — как показало открытие экзопланет — больше напоминает фантастический сценарий, в котором возможны почти любые варианты планет. Но от этого она только интересней!
Множественность миров
В нашем языке нет общепринятого собирательного существительного, обозначающего совокупность планет. «Планетная система» — функциональный термин, но звучит как-то не очень. «Множество планет» — тоже не слишком вдохновляюще. Эта фраза часто приписывается Джордано Бруно, жившему в XVI в. священнику и философу, который утверждал, что звезды — это солнца и что каждое из них имеет не только свои планеты, но и жителей, их населяющих. Идея космического плюрализма получила широкое распространение в эпоху Просвещения и с тех пор пережила лишь один (по счастью, короткий) период общественного разочарования после краха теории Лоуэлла относительно жизни на Марсе. Данные, полученные «Кеплером», говорят о настоящем космическом плюрализме: планеты — это заурядное явление. Настолько заурядное, что я бы предложил другое собирательное существительное — рой планет!
Когда «Кеплер» только приступил к своей миссии, мы уже знали о существовании 332 экзопланет. Астрономы обнаружили их с помощью разных методов, не только транзитного. К концу 2014 г. нам было известно о 1849 планетах, примерно половина из которых (923) были обнаружены «Кеплером». Астрономы считают эти планеты «подтвержденными», если им удалось измерить массу каждой планеты либо с помощью спектрометрического измерения лучевой скорости звезд, либо с помощью более тонких методов вроде метода вариации времени транзитов. Помимо этих 923 подтвержденных планет существует более 2500 кандидатов в планеты. С учетом того, какой процент из этих кандидатов в планеты получил подтверждение после дополнительного рассмотрения, мы можем с большой вероятностью сказать, что 90 % из них действительно существуют
[16].
А теперь позвольте мне задать один очень важный вопрос. Сколько планет обращаются вокруг обычной звезды? Дает ли проведенная «Кеплером» перепись планет ответ на этот вопрос? По состоянию на 2014 г. «Кеплер» обнаружил 3533 кандидата в планеты, обращающиеся вокруг 2658 звезд. Примерно у одной из пяти звезд в этой выборке имеется более одной планеты. Анализ данных «Кеплера» дает нам четкий ответ относительно частоты встречаемости небольших планет (радиус которых меньше половины радиуса Земли) на орбитах вокруг маленьких и относительно холодных звезд (от 1/10 до половины массы Солнца — спектральный класс М). Такие планеты есть у каждой второй звезды. Если распространить этот анализ на звезды, подобные нашему Солнцу (спектральные классы K и G), то ответ будет примерно 0,2 планеты на звезду или одна планета на каждые пять звезд.
Если вам нравится искать ответы на фундаментальные вопросы, то трудно найти что-то более основополагающее, чем вопрос о том, сколько планет обращается вокруг обычной звезды. Возможно, немного меньше одной. Миллиарды звезд — миллиарды планет. Частота встречаемости, вычисленная на основе данных «Кеплера», может быть немного меньше, чем в действительности. Допустим, «Кеплер» рассматривал бы нашу Солнечную систему. Хотя его телескоп специально сконструирован для поиска планет, подобных Земле, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу, он не смог бы обнаружить Марс из-за его слишком маленького размера. Юпитер тоже остался бы незамеченным, поскольку его период обращения вокруг Солнца составляет 11 лет, и за 4 года, которые «Кеплер» работал на орбите, ему в лучшем случае удалось бы зафиксировать только один транзит.
Рай и ад
В предисловии к роману «2001: Космическая одиссея» Артур Кларк указал на очень интересное совпадение: за спиной каждого живущего сейчас на Земле мужчины, женщины или ребенка стоят 30 призраков — людей, которые жили на нашей планете от тех первых поколений, кого уже можно считать людьми, до наших дней. Больше 100 млрд душ бродят по Земле в поисках дома. Кларк отмечает, что в нашей галактике Млечный Путь насчитывается несколько сотен миллиардов звезд, и рассуждает о том, что большая часть из этих далеких солнц почти наверняка имеет свои планеты. В таком случае можно себе представить, что у каждого человека, который когда-либо жил на Земле, существует свой собственный мир, свой личный рай или ад, где наши предки могут жить вечно. Сегодня мы уже знаем, что предвидения Кларка оказались реальностью: в нашей Галактике действительно существуют миллиарды планет, удивительных и невероятных.
Но есть ли где-то между раем и адом планеты, похожие на Землю? Каменные миры с твердой поверхностью и умеренными температурами — миры, где при наличии атмосферы может присутствовать вода в жидком состоянии? Возможно, поставив перед собой задачу найти Землю 2.0 — мир, равный Земле по массе и условиям на поверхности, мы задали слишком узкие параметры поиска? Но на основании открытий «Кеплера» мы можем с уверенностью сказать, что землеподобные, обладающие твердой поверхностью планеты, лежащие в пределах зоны обитания, совсем не редкость в нашей Галактике. Нам уже известно несколько десятков таких миров.
Среди них есть такие планеты, как Глизе 667 Cc, достойные фигурировать на страницах самых невероятных научно-фантастических романов. Глизе 667 — тройная звездная система, расположенная в 23 световых годах от Земли. Звезды A и B занимают внутреннюю двойную орбиту, а третья, меньшая по размеру звезда, Глизе 667 C, масса которой равна лишь 30 % массы нашего Солнца, обращается вокруг них с интервалом в несколько сотен лет.
