На планете в Змее тепло и спокойно

Исследовательский спутник CoRoT вот уже почти три года изучает внутреннее строение звезд и ищет возле них далекие планеты. И хотя планет он нашел уже с десяток, французский CoRoT в последнее время оказался «в тени» своего американского коллеги Kepler’а, нашедшего всего пяток планет, но почему-то вызывающего больший энтузиазм.

В тени миров

На самом деле оказаться в тени мечтают и CoRoT, и Kepler. Их основная задача как раз в том и состоит, чтобы найти тени, которые планеты, кружащиеся вокруг далеких звезд, отбрасывают в космическое пространство. Если нам повезет и такая тень (точнее полутень -- планеты меньше звезд и целиком их никогда не закрывают) скользнет по телескопу, мы увидим небольшое снижение блеска. Если оно будет регулярно повторяться -- раз за разом, с неизменным периодом -- значит, планета найдена. В этом суть так называемого метода транзитов.

По доле светового потока от звезды, которую перекрывает планета, можно сходу восстановить ее размер, по особенностям кривой блеска -- орбиту. По изменению спектра системы во время прохождения планеты по диску звезды восстанавливается химический состав планетной атмосферы. По вторичному затмению уже планеты звездой (если оно есть в системе) можно попробовать измерить температуру и физические условия в ее атмосфере. Поэтому, хотя транзитным методом открыты лишь около 20% всех экзопланет, они представляют собой своего рода «элиту», по хорошо измеренным характеристикам которой теоретики проверяют свои модели строения и эволюции далеких миров.

Разумеется, и у транзитного метода есть свои минусы. Например, он гораздо чувствительней к планетам, которые большие и находятся рядом со своими звездами, -- просто потому, что затмения от таких планет чаще и глубже, а вероятность того, что Солнечная система попадет в их полутень, выше. Оттого и большая часть известных нам сегодня внесолнечных миров представляют собой так называемые «горячие юпитеры» -- огромные планеты на очень тесных орбитах, которые разогреты излучением таких близких звезд до температур в сотни, а иногда и за тысячу градусов по Цельсию. В таких условиях жизнь -- по крайней мере, в том виде, в котором мы ее знаем, -- существовать, конечно, не может.

Впрочем, не стоит думать, что наблюдаемое распределение размеров орбит и планет напоминает объективную картину, имеющую место во Вселенной. Скорее всего, мелкие планеты, которые находятся достаточно далеко от звезд, существуют. Может, некоторые даже похожи на Землю. Просто пока мы не умеем их находить.

Не такой уж и горячий

В последнем номере Nature опубликована статья ученых из разных стран мира под руководством Ханса Дега из Института астрофизики в Ла-Лагуне на испанских Канарских островах, которым удалось с помощью транзитного метода найти планету с более или менее умеренным «климатом». CoRoT-9b (такое обозначение имеет новое небесное тело) -- это еще не «земля», а все еще «юпитер», но уже совершенно не «горячий». Он имеет размер крупнейшей планеты Солнечной системы, чуть легче нашего, «настоящего» Юпитера, и движется по орбите, которая чуть шире орбиты Меркурия.

В зависимости от количества облаков в CoRoT-9b атмосфере, ее средняя температура может составлять от -20 до +150 по шкале Цельсия. При этом траектория CoRoT-9b даже круглее, чем у Меркурия, так что больших перепадов температуры от сезона к сезону здесь нет. Находится она на расстоянии около 1,5 тыс. световых лет в направлении на хвост созвездия Змеи, и кружится вокруг звезды CoRoT-9 примерно 14-й звездной величины, которая очень и очень похожа на Солнце.

Год на CoRoT-9b продолжается 95 земных суток, а счет этих годов земными учеными начался 16 мая 2008 года, когда фотокамера CoRoT зафиксировала первое снижение блеска далекой звездочки примерно на 1,5%, продолжавшееся восемь часов. 19-20 августа произошло второе такое событие, с точно такими же параметрами. Два спектра, снятых в том же месяце во французской обсерватории Верхнего Прованса, показали, что линии в них заметно сместились -- так, будто звезда, которая их отпечатала, действительно подвинулась под притяжением какого-то массивного тела -- например крупной планеты.

Окончательную точку поставила обработка спектров CoRoT-9, которые в течение (земного) года время от времени получал спектрограф HARPS на 3,6-метровом телескопе Южной европейской обсерватории в Чили. На спектре прописалась четкая синусоида с орбитальным периодом планеты. По ней легко измерить массу планеты и проверить характеристики ее орбиты, полученные из наблюдений за блеском звезды.

Подходящая планета

Широкая и почти круглая (эксцентриситет около 0,11) орбита означают, что на приливы со стороны звезды, которые являются очень важной, а иногда и определяющей силой в судьбе других подобных планет, в случае CoRoT-9b не играют заметной роли. Ничтожны и темпы потери массы планетой за счет испарения атмосферы. Все это означает, что CoRoT-9b -- практически идеальный полигон для обкатки теорий эволюции планет, похожих на планеты Солнечной системы. И каких-то сюрпризов он пока не преподнес: строение планеты, похоже, очень напоминает строение нашего Юпитера, CoRoT-9b лишь немногим разреженней его и по плотности близок скорее не к Юпитеру, а к Сатурну.

Что же касается климата, то модели планетной эволюции предсказывают для CoRoT-9b две наиболее вероятных судьбы. Если в ее атмосфере мало воды, средняя температура CoRoT-9b меняется от примерно +110 по Цельсию в апоастре (самой далекой от звезды точке орбиты) до +150 в периастре (самой близкой точке). Если же планета смогла сохранить большое количество воды, она будет конденсироваться в верхних слоях тропосферы в мощные яркие облака и отражать большую часть падающего звездного света. В этом случае температура планеты меняется от примерно -20 до +20 градусов по Цельсию. Целые страны -- и наша не исключение -- живут в таком климате долгие и долгие годы.

Впрочем, жизни в нашем понимании на CoRoT-9b, конечно, быть не может. Как и в случае с Юпитером Солнечной системы, далеко не факт, что у CoRoT-9b есть твердая поверхность, а если она есть, то сила тяжести там раз в десять выше, чем на Земле. Существенно выше и давление, а какова там химия, вообще непонятно.

Время покажет

И тем не менее место для жизни на этом «не таком уж горячем юпитере» есть. Только не на самой CoRoT-9b, а на ее спутниках. Еще фантаст Артур Кларк в своей «Одиссее-2001» не без оснований полагал, что спутник нашего Юпитера Европа вполне мог бы стать колыбелью внеземной жизни, похожей на земную. Здесь есть вода, соли, привычная нам сила тяжести, кое-какая органика. Не хватает только тепла и света, которые в окрестностях Юпитера в 25 раз жиже, чем в окрестностях Земли. Спутниковая жизнь процветает и в более свежем фантастическом произведении -- на Пандоре, спутнике планеты-гиганта из прошлогоднего киногиганта «Аватар».

На орбите CoRoT-9b тепла предостаточно. Однако, есть ли у него спутники, и живет ли на них какое-то подобие Наави, не ясно. Но если со вторым вопросом ясность вряд ли скоро наступит, то первый должен разрешиться в ближайшие годы. Достаточно крупные спутники, двигаясь вокруг планеты, возмущают ее движение, и в итоге она оказывается на линии звезда--Солнце, отбрасывая тень, в момент, чуть отличающийся от расчетного. Эти вариации времени затмения -- мощнейший инструмент поиска инопланетных спутников, который астрономы только-только начали осваивать. Слежка за CoRoT-9b продолжается. Что из этого выйдет, покажет время.