Ловись, планета, большая и маленькая11

• Тигран Оганесян

Космический телескоп Kepler стоимостью 600 миллионов долларов отправлен в долгий героический путь. 6 марта 2009 года в 22.50 по восточноамериканскому времени с мыса Канаверал успешно стартовала ракета-носитель Delta II, и через час после запуска полезный груз был полностью от нее отделен.

Многострадальный проект космического агентства США NASA по целенаправленному поиску планет, подобных Земле вне Солнечной системы, наконец перешел в стадию реализации. Согласно первоначальному сценарию NASA, Kepler должен был оказаться в космосе еще в 2006 году, затем этот срок изменился на конец ноября 2008-го, но и эта дата была пропущена. И все-таки находившаяся не раз под угрозой полной отмены миссия, стоимость которой в итоге выросла более чем вдвое по сравнению с первоначальными прикидками, оказалась выполнимой, и никакие глобальные экономические кризисы не смогли повлиять на принципиальное решение американцев довести ее до ума.

Сразу же после старта руководитель научной программы и глава Годдардовского космического центра NASA Эдвард Вейлер с нескрываемой гордостью отметил, что «это не просто очередная научная миссия, это историческая миссия, призванная помочь ответить на один из важнейших вопросов, столетиями волнующих лучшие умы человечества: много ли в окружающей нас Вселенной миров, подобных нашему, планет, обладающих схожими с Землей физическими свойствами и характеристиками?» Продолжая тему, руководитель научно-исследовательской программы Kepler Уильям Боруцки признался: «Мы все очень надеемся, что наш телескоп выявит множество таких планет. А если их действительно окажется много, тогда шансы на то, что позднее там будут найдены различные формы жизни, резко возрастут. И кто знает, быть может, в недалеком будущем мы даже установим контакты с внеземными цивилизациями…»

Конечно, столь радужные озвученные ожидания скорой встречи с чужим разумом пока все-таки выглядят несколько чрезмерными. И тем не менее нельзя не признать, что старт Kepler – это не только локальный успех его идеологов и разработчиков (а с момента зарождения идеи до даты запуска телескопа в космос прошло почти семнадцать лет), но и несомненный прорыв всех современных наук о Вселенной. Так, по мнению одного из главных мировых авторитетов в области планетологии, американского астрофизика Алана Босса, «в ближайшие пять лет ответ на принципиальный вопрос об относительной плотности землеподобных планет во Вселенной будет получен. А это, в свою очередь, неизбежно повлечет за собой новую научную революцию в астробиологии». В своей последней большой статье «Прекрасные новые миры», опубликованной в специальном мартовском номере журнала Physics World, целиком посвященном астрономии, Алан Босс уверенно прогнозирует: «Миссия Kepler определит, насколько велико в нашей галактике Млечный Путь число планет земного типа. Но даже не столь уж важно, окажется ли в итоге доля звезд, обладающих землеподобными планетами-компаньонами, равной одному проценту, десяти или пятидесяти от их общего числа. Куда более важной будет сама констатация того очевидного для меня уже сейчас факта, что таких планет огромное множество».

Kepler круче

Единственный на сегодня реальный конкурент американского аппарата Kepler в роли большого охотника за экзопланетами (или экстрасолярными планетами, находящимися вне Солнечной системы) – космический телескоп CoRoT, спроектированный специалистами Французского космического агентства и запущенный на околоземную орбиту с Байконура при помощи российского ракетоносителя «Союз 2.1b» еще в декабре 2006 года.

В мае 2007 года ему удалось сделать первый улов – планету Exo-1b, а в начале февраля сего года координаторы проекта CoRoT заявили об открытии при помощи этого телескопа на расстоянии в 390 световых лет от Земли «самой маленькой из известных на сегодняшний день экстрасолярных планет». Диаметр планеты, получившей условный шифр Exo 7b (седьмой по счету в послужном списке CoRoT), всего в два раза превышает земной, и, по оценкам исследователей, вполне вероятно, что «малютка» относится к тому же классу планет, что и наша, то есть обладает каменистой поверхностью. Однако рассчитывать на обнаружение там в дальнейшем каких-либо признаков жизни, по-видимому, не приходится, поскольку вращается планета вокруг своей звезды на неприлично короткой орбите, совершая один полный оборот всего за 20 часов. Соответственно, средняя температура поверхности Exo 7b свыше 1000 °C, что явно не благоприятствует развитию жизненных форм.

Следует отметить, что базовая технология поиска экзопланет, так называемый метод транзитов, у телескопов CoRoT и Kepler совпадает, однако практически по всем критериям эффективности французский аппарат значительно уступает американскому. В частности, диаметр апертуры (светособирающей рабочей поверхности) телескопа-фотометра Kepler составляет рекордные 95 см, тогда как у CoRoT лишь 27 см. Больший диаметр, по оценкам разработчиков, позволит телескопу Kepler уверенно детектировать планеты, размер которых в два раза меньше Земли, то есть до марсианских габаритов.

Еще одно важнейшее преимущество Kepler, безусловно, его гелиоцентрическая орбита. Французский CoRoT вращается по полярной орбите вокруг Земли на расстоянии 827 км от ее поверхности, тогда как для Kepler выбрана хитроумная траектория «постепенного (медленного) бегства» от Земли: в среднем за сутки космический телескоп будет отдаляться от нас примерно на 40 тыс. км и, согласно расчетам разработчиков, «к концу четвертого года своего полета окажется как минимум на расстоянии 0,5 астрономической единицы от Земли» (для сведения: 1 а. е. равна 149,6 млн км, то есть среднему расстоянию между Землей и Солнцем).

Гелиоцентрическая орбита почти совсем избавит Kepler от нежелательных помех со стороны нашей планеты, что, в свою очередь, даст ему возможность практически полностью использовать время, отведенное для осуществления научной программы. Так, средний период полезной работы околоземного телескопа CoRoT ограничен пятью месяцами, а Kepler собирается пребывать на участке неба размером примерно в 100 кв. градусов в звездном скоплении Лебедя в течение как минимум трех с половиной лет. Это звездное скопление было выбрано исследователями, во-первых, потому, что созвездие Лебедя отличается очень высокой звездной плотностью, и, во-вторых, потому, что эта область неба идеально подходит для непрерывных, не испытывающих побочные эффекты от Солнца наблюдений с орбиты телескопа. В пределах этой достаточно узкой поисковой зоны телескоп будет непрерывно отслеживать изменения светового потока (блеска) более чем 100 тысяч звезд, пытаясь детектировать те редкие моменты, когда этот поток окажется слегка ослабленным в результате кратковременного прохождения (транзита) перед ними планет-компаньонов. Точность же измерения колебаний яркости светил у телескопа Kepler настолько велика, что он способен детектировать флуктуацию свечения, в пять раз меньшую, чем уровень критического порога (одной десятитысячной доли процента – того незначительного изменения яркости, которое происходит при транзите землеподобной планеты мимо солнцеподобной звезды).

Ищите Земли

На сегодня астрономам удалось вычислить существование около 330 экстрасолярных планет. Сразу уточним, что наличие таких планет в дальнем космосе пока подтверждается лишь косвенным образом (к примеру, по крайне незначительным гравитационным отклонениям траектории движения материнских звезд или периодическим изменениям их скорости).

Подавляющее большинство известных современной науке экстрасолярных планет относится к одной из двух разновидностей. Это либо «горячие Юпитеры» – крупнокалиберные планеты, вращающиеся по круговой орбите в непосредственной близости от звезды, либо находящиеся на значительном удалении от своих светил столь же массивные газовые гиганты, орбитальная траектория которых имеет эллиптическую форму. Эти гиганты, по мнению астрофизиков, пагубно влияют на любые землеподобные планеты, если находятся в одной системе с ними, давя своей гравитацией и обрекая наших гипотетических двойников либо на быстрое поглощение своим светилом, либо на выброс в межзвездное пространство. Правда, у некоторых везунчиков, к которым принадлежит и наша Земля, все же есть шанс удержаться на приемлемой для зарождения жизненных форм эллиптической орбите.

С «горячими Юпитерами» дело обстоит еще сложнее. Так, по оценкам группы американских астрофизиков из Принстонского университета, возглавляемой Кристен Мену, «в каждой четвертой из рассмотренных систем этого типа возможно присутствие обитаемых планет». Но за этим оптимистическим выводом сразу же идет необходимое уточнение. Если следовать общепризнанным космологическим эволюционным моделям, эти «горячие парни» не сразу заняли свое нынешнее положение, на ранней стадии существования они были гораздо дальше от своих «солнц», а затем предприняли длительную орбитальную миграцию (постепенное центростремительное движение), во время которой, по мнению ученых, должны были уничтожить все промежуточные объекты, к числу которых и относятся планеты земного типа. Данная эволюционная концепция предполагает единственный сценарий, при котором в звездных системах с «горячими Юпитерами» возможно длительное существование землеподобных планет: эти планеты образуются по завершении миграции гигантов к светилу.

В упомянутом списке экстрасолярных планет кроме недавней находки, сделанной французским CoRoT, число кандидатов на подобие Земли исчисляется единицами.

Теперь вся надежда на Kepler. Конечно, никто пока не рискует дать точный прогноз, сколько именно землеподобных планет найдет телескоп за срок своей космической вахты. Но, по мнению Уильяма Боруцки, у планетологов уже есть очевидные поводы для оптимизма. Их дала достаточно высокая оценочная доля звездных систем, обладающих планетами юпитерианского типа (такие планеты были найдены в окружении почти 15% исследованных астрономами звезд класса нашего Солнца). «Планет земного типа должно быть еще больше, – считает Боруцки, – поскольку для образования крупных космических объектов, подобных Юпитеру, мирозданию по идее должно было потребоваться значительно больше усилий и времени».