В поисках иных планет
Сколько в космосе планет, как их можно обнаружить и когда мы научимся определять наличие жизни. В гостях у ведущего передачи «Вопрос науки» Алексея Семихатова доктор технических наук, заведующий лабораторией планетной астрономии и ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Александр Викторович Тавров.
В октябре 2018 года NASA отключило телескоп имени Кеплера. Он мог бы проработать и дольше, но в 2013 году у него отказали гироскопы, которые удерживали ориентацию. Специалисты NASA придумали способ его удержания за счет солнечного ветра, но на это тратилось топливо. Если бы этого не произошло, он проработал бы дольше. Но сейчас топливо совсем израсходовано.
Телескоп запустили в 2009 году, он был рассчитан на 3,5 года. Фактически за это время он выполнил свою основную миссию наблюдений. После аварии он уже не мог наблюдать так называемое «поле Кеплера», созвездие Лебедя и Лиры, куда постоянно смотрел. Это была фотометрия звезд, достаточно тусклых, но солнечного типа. Там, где могли быть планеты. И он зафиксировал к настоящему времени 2662 экзопланеты. Когда запускали, вообще был вопрос, насколько часты планеты у звезд. Основным результатом этой миссии было доказательство, что планеты есть практически у каждой звезды. Даже у двойных звезд есть планеты, и статистика показала, что есть очень много типов планет, которых мы до этого не знали.
Наша Солнечная система, вообще говоря, нетипична. И те экзопланеты, которые мы наблюдаем, показывают, что такого типа планет в нашей Солнечной системе нет. Оказалось, что есть планеты — горячие юпитеры, которые очень быстро и очень близко вращаются вокруг родительской звезды. И вся физика, которая на них происходит, отлична от физики того вещества, к которому мы привыкли. Они настолько горячие, что эта физика описывается законами, близкими к тому, как выглядят двойные звезды. И вот этих больших планет, размером как Юпитер или как несколько Юпитеров, открыли много, близко к своим звездам, они горячие, и мы никогда ничего такого не видели.
Несколько планет земного типа все-таки «Кеплер» увидел — около десяти. Но вопрос вот в чем. Что такое планета земного типа? Это планета, где есть хотя бы растения и зеленые человечки? Дело в том, что «Кеплер», поскольку он регистрировал фотосигнал, сигнал яркости от звезды, исследовал так называемые транзиты. И линия транзитов — это когда по диску родительской звезды проходит планета, то есть мы смотрим на плоскость с ребра и яркость света от звезды на процент, на долю процента уменьшается. По этой информации можно сказать о размере планеты, но достаточно сложно говорить о массе. Для того чтобы была известна еще и масса, то есть можно было сказать о плотности, пока не хватает научных данных, полученных только с «Кеплера». На любой орбите может быть любая планета по массе, по размеру, и здесь колоссальное разнообразие. Планеты оказались существенно разнообразнее, чем звезды.
Если мы не видим у звезды планеты, то это всего лишь значит, что мы не видим. Это не значит, что планет непременно нет. Например, это значит, что мы смотрим с такого угла, что планеты не проходят через диск звезды. Вероятность увидеть явление транзита для Земли составляет 0,5%. То есть 99,5% планет типа Земли мы не видим. Это означает, что среди наблюдающих нас инопланетян большинство не догадывается, что у этого желтого карлика есть планета. И только те, кому повезло смотреть в плоскости эклиптики, скажут: о, там есть какие-то планеты!
Тем не менее планеты земного типа есть, хоть это и маленький процент от того, что «Кеплер» нашел. А поскольку звезд в галактике много, то получается, что и планет земного типа тоже очень много. «Кеплер» отключили, но в этом году состоялся запуск следующего телескопа, он уже летает и передает данные. Это телескоп TESS, у него другая стратегия наблюдений: он смотрит не в одну точку, он смотрит полосками 24° на 96° и обходит такими полосками всю видимую небесную сферу в обоих полушариях. Он увидит практически все звезды, но, к сожалению, не увидит их так долго, как одно поле наблюдал «Кеплер». Для наблюдения транзита важно увидеть следующий транзит. Стратегия TESS позволит увидеть в основном короткопериодические планеты, которые вращаются близко от родительской звезды. Долгопериодические планеты, такие как Земля, можно будет увидеть в специальных зонах, где перекрываются поля зрения.
В этом году должен был быть запущен телескоп имени Джеймса Веба, но, видимо, старт состоится в следующем году. Готовится к запуску российский телескоп «Спектр-УФ», его размер почти 2 м. Специализация у него будет широкого спектра. Но там планируется установить два инструмента, которые будут направлены не на открытие, а на исследование экзопланет. Американские коллеги и ученые всего мира работают над методом прямого изображения, когда бы мы могли увидеть: вот есть звезда, и вот есть рядом светлые точки — планеты. Сейчас мы их не видим, потому что свет от звезды рассеивается на телескопе и по яркости намного превосходит слабый сигнал от планет. В телескоп ставится специальный прибор — звездный коронограф, который фактически уменьшает свет звезды, но не уменьшает свет от планеты. В ближайшие годы мы будем, видимо, вооружены телескопом имени Джеймса Веба, который имеет в том числе и коронографы. Они будут направлены на прямое изображение планет, на возможные исследования спектров планет, которые уже открыты. Если бы удалось увидеть наличие молекулярного кислорода и метана вместе, как на Земле, то это было бы хорошим свидетельством о том, что там возможна жизнь. Думаю, уже через десять лет появится способ делать такие наблюдения.
