Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Мы уже видели примеры такого рассогласования. В главе 5 мы рассматривали систему, в которой звезда-компонент могла заставить перевернуться планету, в результате чего появлялся горячий юпитер с наклонной или ретроградной орбитой. Возможно, даже если WASP-94A и B из-за слишком большого расстояния между ними не могли помешать формированию планет вокруг второго компонента системы, одной из них все-таки удалось заставить планету двигаться в противоположном направлении. Согласно другой гипотезе, кузены могли когда-то быть родными братьями, обращавшимися вокруг одной звезды. В результате активного взаимодействия двух планет одна из них могла быть вытолкнута на орбиту вокруг второй звезды. Наконец, в двойной системе могут быть другие планеты, которых мы не видим и которые заставили горячий юпитер вокруг WASP-94A сместиться на наклонную орбиту. Пока что история этого семейства покрыта тайной.

Миры с многими солнцами

Как показывает пример системы альфы Центавра, в которой двойная звезда соседствует с далекой Проксимой Центавра, количество компонентов в звездных системах не всегда ограничивается двумя. Конечно, вряд ли отыщется несколько звезд, которые бы находились достаточно близко друг к другу, чтобы их мог окружать один циркумбинарный диск, но на орбитах вокруг одного компонента такой системы вполне могут обращаться планеты, небо которых освещается несколькими солнцами.

Тройной звездной системой также является HD 131399, находящаяся на расстоянии 340 световых лет от Земли в созвездии Центавр. Эта группа также состоит из двойной системы и одиночной звезды, но на этом ее сходство с нашими ближайшими соседями из системы альфы Центавра заканчивается.

Одиночная звезда в системе HD 131399 — самая массивная из трех. Ее масса на 80% больше массы Солнца. Компонентами двойной подсистемы являются звезда размером с Солнце и карлик, которые обращаются вокруг своего собрата-тяжеловеса подобно вращающейся гантели. Одиночную звезду и двойную разделяют 300 а.е., а между ними находится внушительный юпитероподобный мир.

Этот похожий на Юпитер газовый гигант обращается вокруг массивной звезды-одиночки на расстоянии 82 а.е., что приблизительно соответствует двум расстояниям от Солнца до Плутона. Чтобы совершить полный оборот по орбите, ему требуется целых 550 земных лет. Если бы рядом с планетой был пригодный для жизни спутник и он был бы населен людьми, то одного сезона длиною в столетие хватило бы, чтобы родилось и умерло несколько поколений.

Планета находится так далеко от трех звезд в системе, что ее присутствие нельзя определить ни транзитным методом, ни по изменениям в движении звезд. HD 131399 A b была обнаружена путем прямой съемки.

Формируясь в результате яростных столкновений или из стремительно коллапсирующего газа, планеты рождаются горячими. Обычно это тепло перекрывается блеском звезды. Но если планета достаточно велика, молода и удалена от своего солнца, выделяемое ею тепло может быть обнаружено при наблюдении. Температура планеты зависит от ее возраста и массы. Если допустить, что возраст системы совпадает с возрастом звезды, можно рассчитать массу планеты, доступной для прямого наблюдения, на основе ее температуры. Прямое наблюдение — стремительно развивающийся метод изучения экзопланет, но мощности даже самого лучшего телескопа может быть недостаточно для достижения оптимального результата. При массе, равной четырем массам Юпитера, в момент объявления о ее открытии в 2016 г. HD 131399 A b была одной из самых легких планет, выявленных методом прямого наблюдения.

На протяжении половины многовековой орбиты HD 131399 A b все три звезды должны быть расположены близко друг к другу в небе. Это значит, что каждый день на ее поверхности должно быть три восхода и три заката. Во второй половине ее года при наблюдении с поверхности планеты должно казаться, что звезды расходятся. В какой-то момент восход большой звезды должен совпасть с заходом звездной пары. После этого в течение приблизительно 140 лет на планете не будет полноценной ночи. Однако, несмотря на постоянное присутствие одного (или двух) из солнц в небе, поверхность HD 131399 A b не должна быть ярко освещена. Расстояние между тремя звездами так велико, что даже яркость массивной звезды будет составлять лишь около 1/600 яркости Солнца, то есть она должна выглядеть как маленькая, но очень яркая точка света. При этом двойная звезда должна испускать еще более тусклый свет.

В статье для интернет-журнала Slate астроном и автор научно-популярных книг Фил Плейт представил себе, как бы могла сложиться история цивилизации, развивающейся в таком мире. Нашлось бы в ней место для системы Птолемея, утверждающей, что небесная сфера вращается вокруг планеты, когда в любой момент можно взглянуть на небо и увидеть там очевидное опровержение в виде двух солнц?