Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Наличие сильно вытянутых орбит у четверти экзопланет позволяет с уверенностью утверждать, что излюбленной забавой в окрестностях звезд является гравитационный пинбол. Переход на эллиптическую траекторию приводит к резкой смене сезонов на поверхности планеты, как, например, на HD 80606 b с ее сильнейшими колебаниями температуры. Означает ли это, что на надежде отыскать землеподобный мир с умеренными условиями среды на поверхности можно поставить крест? Благодаря своей почти круговой орбите Земля получает примерно постоянное количество тепла от Солнца. Если бы наша планета оказалась выброшена на более выраженную эллиптическую орбиту, она бы превратилась в мир с испепеляющим летом, как на Меркурии, и ледяной зимой, как на Марсе. Вероятность развития жизни в таком мире была бы намного ниже.

Но, несмотря на многочисленность экзопланет с вытянутыми орбитами, для землеподобных миров не все еще потеряно. Благодаря меньшей массе и гравитации они намного реже принимают участие в планетном пинболе. Как показывают наблюдения за экзопланетами с радиусами около 2,5 радиусов Земли, чаще всего они движутся по круговым орбитам с незначительным эксцентриситетом. И хотя пока у нас не так много примеров подобных некрупных миров, сам факт их существования указывает на то, что комфортная круговая орбита нашей планеты не является исключением.

Что случилось с пятой планетой в системе Ипсилон Андромеды A? Оказавшись за пределами сферы влияния своей звезды, она сошла с привычной орбиты и превратилась в свободного отшельника.

Глава 11. Блуждающие планеты

Всякий, кто решает описать историю нашей Солнечной системы, сталкивается с одной проблемой: чтобы пазл сложился, приходится допустить потерю одной планеты. Когда под воздействием излучаемого молодым Солнцем тепла испарились последние остатки протопланетного диска, сопротивление газа движению планет прекратилось. Как мы уже видели, на этом их скитания не закончились. Под градом планетезималей орбиты газовых гигантов начали смещаться и пересекаться. В условиях наступившего гравитационного хаоса Уран и Нептун были выброшены на задворки, а Солнечную систему заполонили обломки горных пород.

Несмотря на наличие свидетельств этой бурной планетной юности, таких, например, как изрытая кратерами поверхность Луны, восстановить точную картину, как это ни странно, весьма трудно. Трудность эта связана со своенравием Юпитера, который вел себя как гигантский «громила». При попытке смоделировать движение планет в ту эпоху выясняется, что из-за колоссальной гравитации этого великана один из его соседей должен был вылететь во внешнее пространство, и в планетной системе должно было стать на одного газового гиганта меньше. Что, если все так и было на самом деле?

Оказывается, что виртуальные модели, исходящие из того, что газовых гигантов изначально было пять, более точно и убедительно воспроизводят эволюцию Солнечной системы, чем модели с четырьмя имеющимися гигантскими мирами. Согласно этим моделям, пятая планета могла сформироваться сразу за Сатурном. Размером она была схожа с двумя ледяными мирами — Ураном и Нептуном. Когда началась хаотичная перетасовка планет, этот пятый мир оказался слишком близко к Юпитеру, который безжалостно вытолкнул его из Солнечной системы. После этого тот утратил всякую связь с нашим Солнцем, и потому мы никогда не узнаем наверняка, был ли в Солнечной системе пятый газовый гигант. Оказавшись в межзвездном космическом пространстве, планета стала блуждающей.

Два самых эффективных способа охоты на планеты — метод лучевых скоростей, состоящий в поиске заметных колебаний в движении звезды, и транзитный метод, заключающийся в обнаружении падения яркости звезды. Недостаток обоих в том, что у планеты должна быть звезда. Блуждающая планета — это мир-сирота, который не обращается вокруг звезды. Поэтому нет никакого регулярно, периодически повторяющегося явления, которое бы указывало, подобно маяку, наличие этих бездомных бродяг в нашей Галактике. Искать их приходится с помощью двух оставшихся способов — гравитационного микролинзирования и прямого наблюдения.

Астрономы любят строить телескопы на вершинах вулканов, что непосвященным может показаться странным. Объясняется это просто: например, благодаря сухому и неподвижному воздуху с горных вершин на Гавайях открывается лучший вид на ту часть неба, которая видна в Северном полушарии. Нигде больше в мире нет такого вида. То обстоятельство, что под этими горами бурлят вулканы, кажется небольшим неудобством.