Землеподобная экзопланета Kepler-78b

С того времени, как была открыта первая планета вне Солнечной системы, не прошло и четверти века, а сегодня ученые насчитывают уже 1040 экзопланет, и это число продолжает быстро расти. Наиболее весомый вклад в поиск планет, обращающихся вокруг далеких звезд, внес Kepler - космический телескоп NASA, специально сконструированный именно с этой целью и выведенный на гелиоцентрическую орбиту в марте 2009 года.

К сожалению, летом нынешнего года из-за выхода из строя второго двигателя-маховика гиростабилизированной платформы телескоп окончательно утратил способность поддерживать ориентацию в пространстве с необходимой для таких наблюдений точностью, и миссию пришлось свернуть. Но за время своего активного существования космический телескоп успел собрать такое количество информации, что ее обработка и анализ займут еще не один год: фотометр Kepler'а "нащупал" без малого три тысячи кандидатов в экзопланеты.

Более ста из них уже переведены из кандидатов в полноценные экзопланеты, то есть их существование было подтверждено независимыми исследованиями. Но разборка "кеплеровского архива" продолжается.

Две группы астрономов изучают одну экзопланету

Теперь в журнале Nature опубликованы сразу две статьи о внесолнечной планете Kepler-78b, находящейся от нас на расстоянии в 700 световых лет и размерами лишь ненамного превышающей Землю. Об ее обнаружении стало известно весной нынешнего года, и это побудило к активным действиям сразу две группы астрономов. Франческо Пепе (Francesco Pepe), профессор Женевского университета, говорит: "Едва узнав об этом открытии, мы сразу же поняли, что наш Большой Канарский телескоп на острове Ла-Пальма - просто идеальный инструмент для более детального изучения новой экзопланеты. Прежде всего, для определения ее массы".

Точно такая же идея была и у группы астрономов Гавайского университета во главе с Эндрю Хауардом (Andrew Howard) - с той лишь разницей, что здесь посчитали идеальным инструментом для изучения экзопланеты Kepler-78b телескопы обсерватории Кека на Гавайях. Собственно, никакого противоречия в этом нет: канарский и гавайские телескопы располагают главными зеркалами сходной конструкции и почти одинакового размера и относятся к крупнейшим оптическим телескопам-рефлекторам мира. Только такие мощные инструменты и позволяют определить массу далекой внесолнечной планеты.

Диаметр планеты определяют из космоса, ее массу - с Земли

Поиск экзопланет - вообще дело крайне сложное, поскольку астрономам приходится работать на пределе чувствительности инструментов и применять при этом, как правило, методы косвенные, непрямого наблюдения. Высокочувствительный фотометр на борту Kepler'а должен был измерять светимость далеких звезд и регистрировать ее периодические изменения, вызванные так называемым транзитом, то есть прохождением планеты на фоне звезды.

Этот метод дает возможность обнаруживать даже небольшие, землеподобные экзопланеты. И не только обнаруживать, но и измерять ряд параметров: амплитуда колебаний светимости звезды позволяет оценить размеры внесолнечной планеты, частота колебаний - период ее обращения вокруг светила. Но вот чтобы судить о массе экзопланеты, нужны мощные наземные телескопы, подчеркивает Эндрю Хауард: "Саму планету мы, правда, не увидим. Но мы сможем зарегистрировать покачивание центральной звезды, вызванное гравитационным воздействием обращающейся вокруг нее планеты". И чем планета массивнее, тем сильнее она раскачивает светило.

Сходство налицо, но есть и одно существенное различие

Три месяца женевские и гавайские астрономы - независимо друг от друга - наблюдали экзопланету Kepler-78b, прежде чем выступить со своей оценкой ее массы. Франческо Пепе: "1,86 массы Земли". Эндрю Хауард: "1,7 массы Земли".

С учетом возможных погрешностей измерений это на удивление близкие, почти совпадающие результаты. К тому же они позволяют сделать интересные выводы, говорит Франческо Пепе: "Нам впервые удалось измерить как диаметр, так и массу внесолнечной планеты, размерами вполне сравнимой с Землей. Из сопоставления этих данных следует, что Kepler-78b имеет практически такую же плотность, как и наша собственная планета. Это дает основания предположить и сходство их структур: железное ядро и мантия из скальных горных пород".

Впрочем, между Землей и далекой экзопланетой имеется и весьма существенное различие: если Земле на одно обращение вокруг Солнца требуется год, то одно обращение экзопланеты Kepler-78b вокруг ее звезды длится всего лишь 8,5 часов. Так сказать, зима, весна, лето и осень за один рабочий день! Эндрю Хауард поясняет: "Размерами планета похожа на Землю, и плотность у нее такая же, но орбита, по которой она обращается вокруг своего светила, пролегает в 100 раз ближе к нему, чем орбита Земли вокруг Солнца. Поэтому там слишком жарко для жизни в известной нам форме".

Миссия TESS обнаружит от 1000 до 10000 новых экзопланет

"Слишком жарко" означает, что температуры на поверхности этой экзопланеты достигают 3000 градусов. Таким образом, скальные горные породы, о которых говорил Франческо Пепе, представляют собой в данном случае океан жидкой лавы. Значит, Kepler-78b никак не подходит на роль близнеца Земли.

Однако поиск продолжается, говорит Эндрю Хауард: "Есть целый ряд других весьма перспективных "кандидатов" на эту роль в том огромном массиве данных, что успел собрать космический телескоп Kepler. Более того, статистический анализ этих данных показал, что землеподобная планета в зоне обитаемости имеется в среднем у каждой пятой солнцеподобной звезды в нашей галактике. То есть планеты вроде Земли - отнюдь не редкость в Млечном пути".

Ученые надеются, что поиск экзопланет-двойников Земли станет существенно эффективнее, когда на орбиту будет выведен преемник Kepler'a - космический аппарат TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), назначение которого - поиск транзитных планет около ярких звезд. Запуск спутника намечен на 2017 год, миссия рассчитана на 2 года. По прогнозам, за время своего активного существования TESS сможет обнаружить от 1000 до 10000 новых экзопланет.