Гипотеза о том, что Солнечная система не уникальна и во Вселенной есть множество планет, вращающихся вокруг своих звезд, существует давно. Но до недавнего времени не было технических возможностей ее проверить. Сегодня астрономы зафиксировали уже больше 700 экзопланет и каждый месяц открывают новую.
Первую планету внесолнечной системы, или экзопланету (exoplanet сокращ. от extrasolar planet), обнаружили в 1995 году астрономы Женевской обсерватории с помощью специально разработанных спектрографов. Они зафиксировали небольшие колебания одной из звезд в созвездии Пегас, возникающие из-за притяжения к своей планете.
Экзопланету назвали Эпикур. Ее масса примерно вдвое меньше, чем у Юпитера, а период обращения вокруг звезды всего четверо суток. Это означает, что она в 20 раз ближе от звезды, чем Земля от Солнца и раскалена до 1000°К. Астрономы еще долго называли ее "горячий Юпитер", пока в 2009 году не была открыта планета-гигант с температурой 3,5 тыс. градусов, массой в десять раз больше Юпитера и периодом обращения всего 23 часа. Правда, все это означало, что она однажды просто исчезнет, упав на звезду. Позже обнаружились и другие системы, в которых планета-гигант обращается так близко к звезде, что время от времени затмевает ее. Так появился еще один метод обнаружения планет — затмения звезд.
Сначала экзопланеты открывали по одной-две в год, и каждый раз это было сенсацией. До 2000-го года их открыли чуть более десяти. Проблема была в том, что планеты не излучают свет, а лишь отражают лучи своего солнца. Поэтому далекую от звезды планету практически не видно. Ближние же к звезде планеты трудноразличимы из-за яркого света самой звезды. При наблюдении с далекой Земли свет от звезды расплывается и создает огромный ореол, засвечивая все вокруг.
Впервые "загасить" ореол звезды удалось с помощью специального прибора — коронографа, доставленного к телескопу "Хаббл" в 2007 году. В 2009 году на гелиоцентрическую орбиту выведен спутник Kepler (NASA) с телескопом, способным непрерывно измерять блеск более 100 тыс. звезд. От него ждут массового обнаружения планет земного типа. А совсем недавно, летом 2011 года, астрономы Европейской южной обсерватории в Чили нашли способ, как искать экзопланеты с Земли. Сначала делают фотоснимки двух звезд одинаковой яркости и похожего спектра. Но у одной из них предполагаются планеты, а у второй — нет. Затем вычитают свет звезды без планет из света звезды с планетами. Результатом становится слабый отраженный свет, который излучают сами эти планеты. Так сделано уже 6 снимков экзопланет. В ближайшее время астрономы смогут получить и спектр их излучения.
"Полученный спектр позволит нам узнать характер и состав поверхности планеты, есть ли на ней кислород, вода и все, что интересно для биологии, — рассказывает старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга Владимир Сурдин. — Я употребляю слово "нам", имея в виду "астрономам", хотя в России не открыли еще ни одной экзопланеты из-за отсутствия техники такого уровня. Астрономия — самая сплоченная наука, и неважно, гражданин какой страны сделал снимки. Они сразу же становятся достоянием всех астрономов мира. Первое международное научное общество было именно астрономическим, поскольку представители этой профессии остро нуждаются в помощи друг друга. Когда еще не было интернета, у астрономов работала слаженная система. Кто-то открывал на небе новый объект — и тут же рассылал коллегам телеграммы, через час об этом знали все. А кто в этот час имел возможность видеть нужный кусок неба, тот помогал фотографировать открытие, чтобы, получив документальное подтверждение, тут же отправить заявку на его регистрацию".
Продукт астрономии — это не само открытие, а обработка наблюдений. Современная техника за одну ночь наблюдений дает столько информации, что ее можно обработать только "всем миром". Тысячи астрономов занимаются обработкой данных и написанием специализированных программ. И все они входят в обширный авторский список при публикации статей. Многие астрономические лаборатории из разных стран, включая Россию, работают на Европейскую южную обсерваторию в Чили — одно из немногих мест на Земле, откуда можно наблюдать экзопланеты. Там же началось строительство международного оптического телескопа с диаметром зеркала почти 40 м. Сегодня самое большое зеркало (диаметр 10м) у американского телескопа в обсерватории Кека на Гавайях. Сорокаметровый гигант в Чили планируют запустить через пять-семь лет.
О сходстве экзопланеты с Землей пока судят лишь по ее удаленности от родительской звезды. Экзопланеты, расположенные слишком близко, не только заведомо непригодны для жизни, но и могут быть поглощены звездой
Фото: NASA/ESA/G. Bacon
"Периоды обращения вокруг звезды у экзопланет могут быть от нескольких часов до десятилетий, а иногда и столетий, — рассказывает Владимир Сурдин. — Но их орбиты чаще всего не круговые, как в Солнечной системе, а вытянутые. А, значит, на этих планетах огромные перепады температур и непригодные для жизни условия. Поскольку массивную планету на короткой орбите легче обнаружить, то большинство зафиксированных экзопланет — это газовые гиганты типа Юпитера и Сатурна, только близкие к своей звезде. Но с каждым годом открывают все менее массивные и более удаленные от своей звезды планеты. Уже найдены почти не отличающиеся от Земли по массе и параметрам орбиты. Возможно, на них получится обнаружить и признаки жизни. Этой темой занимаются астробиологи. В Европе, США и Австралии в совокупности уже более десяти институтов, где выясняют обстоятельства зарождения жизни на Земле и занимаются ее поиском на других планетах".
"Пока что разговоры о том, является или нет данная планета аналогом Земли, базируются исключительно на ее расстоянии от родительской звезды, — говорит завотделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе. — И сказать хоть что-то о параметрах атмосферы мы можем лишь для двух-трех планет, причем все они далеки от того, чтобы быть аналогами Земли. Для прямого исследования нужны космические телескопы с многометровыми зеркалами, создаваемые специально для решения этой задачи. Такие работы в мире уже ведутся. Но суть поиска не только в том, чтобы найти хотя бы один аналог, но и чтобы оценить их количество и понять, насколько часто встречаются во Вселенной планеты, похожие на Землю. Что касается возможной жизни на этих планетах, то жизнь в Галактике появилась по астрономическим меркам практически сразу же после накопления достаточного количества углерода. И на Земле она возникла вскоре после завершения формирования планеты. Поэтому жизнь на других планетах скорее неизбежна, чем невозможна".