Удивительная космология - Лев Шильник

Таким образом, орбиты едва ли не всех объектов пояса Койпера наклонены к плоскости эклиптики совершенно произвольно, что решительно противоречит господствующей ныне теории образования планет Солнечной системы. Если судить по ортодоксальному сценарию, планеты рождались из плоского газово-пылевого диска, который окружал созревающую в его центре звезду – будущее Солнце. Однако новейшие наблюдательные данные неопровержимо свидетельствуют, что пояс Койпера – никакой не пояс и его нельзя рассматривать в качестве плоского диска.

Скорее всего, он представляет собой сферическое образование, напоминающее гораздо более удаленное облако Оорта. Тогда наша Солнечная система, если посмотреть на нее извне, будет похожа на матрешку или луковицу: одна большая сфера (облако Оорта), внутри нее сфера поменьше (пояс Койпера) и, наконец, Солнце и восемь планет, лежащих практически в одной плоскости.

Старая теория происхождения планет такой картины не дает, поэтому в последние годы некоторые астрономы стали активно развивать принципиально иной сценарий, получивший название олигархического. В рамках этой версии главная роль отводится так называемым планетам-олигархам, которые силой своей гравитации существенно повлияли на поведение других небесных тел. После рождения Солнца, классических планет и поясов астероидов процесс формирования Солнечной системы отнюдь не завершился, а продолжал набирать обороты. Астероиды бурно росли и по пересечении некоторого предела начали энергично притягивать к себе другие тела, превращаясь в большие планеты. Сергей Ильин в статье «Бурная биография десятой планеты», опубликованной в июньском номере журнала «Знание – сила» за 2006 год, подробно излагает суть олигархического сценария.

По убеждению авторов этой новой теории, такой же процесс одновременно происходил на окраине Солнечной системы, в поясе Койпера. В результате, как показывают расчеты и компьютерные симуляции, внутри Солнечной системы должно было образоваться 20–30 объектов размером с Марс, а на окраине – примерно столько же объектов размером с Землю. При таком количестве они должны были быть достаточно близки, и это с необходимостью вызывало искажение ими орбит друг друга. Движение «олигархов» становилось хаотическим, они «вышвыривали» друг друга с устойчивых орбит, расположенных в плоскости эклиптики. Часть из них при этом вообще уходила из Солнечной системы в межзвездное пространство, становясь «бездомными» планетами, «планетарами», другие, оставшиеся, приобретали орбиты, наклоненные под самыми «дикими» углами к плоскости эклиптики, и тем самым в своей совокупности создавали сферическое облако диаметром в 1000 астрономических единиц, а то и более. В этом облаке, таким образом, должны по сей день существовать не только «малые планеты» типа Плутона или 2003UB313, но и некоторые из уцелевших «первичных олигархов». Сторонники такого сценария надеются, что создаваемые сейчас телескопы, предназначенные для целей своевременного предупреждения Земли об астероидной опасности, позволят параллельно произвести систематический поиск таких «олигархов» и найти «десятую, одиннадцатую, двенадцатую и так далее» планеты величиной с Землю или даже больше.

Ну что ж, поживем – увидим…

А как обстоит дело с планетами возле других звезд? Ведь если наше Солнце, представляющее собой заурядную желтую звезду спектрального класса G, сумело обзавестись внушительным семейством из восьми классических планет и десятков тысяч разномастных астероидов и планет-карликов, то логично предположить, что у других звезд тоже могут быть свои собственные планеты. А поскольку главным пристанищем жизни во Вселенной являются именно планеты (во всяком случае, так склонны думать большинство биологов), поиск внесолнечных планет приобретает особую актуальность. Правда, вывод о непременной «привязке» жизни к поверхности планет сделан на основе нашего весьма скудного опыта (жизнь известна нам в одном-единственном земном варианте), но гадание на кофейной гуще еще менее плодотворно. Конечно, вполне вероятно, что жизнь может зародиться даже в межзвездной среде (в свое время английский астрофизик Фред Хойл написал на эту тему фантастический роман под названием «Черное облако»), однако подобная гипотеза будет еще более спекулятивной. С планетами все же как-то яснее – тому примером наше собственное существование. Поэтому если мы хотим знать, насколько распространена жизнь во Вселенной, следует сначала разобраться с планетными системами у других звезд.

До недавнего времени многие ученые полагали, что планеты – весьма редкое явление в космосе. Такой взгляд с очевидностью вытекал из теории происхождения планет английского астронома Джинса. Согласно этой некогда популярной теории, планеты Солнечной системы образовались из языка солнечного вещества, который был выхвачен гравитационными силами проходившей мимо Солнца массивной звезды. Струя вещества, выплеснувшаяся в космос, имела веретенообразную форму – с утолщением в центральной части и сравнительно тонкими концами. Поэтому ближайшие к Солнцу планеты земной группы и наиболее удаленные вроде Плутона и других объектов пояса Койпера невелики по размерам и массе, а в центре Солнечной системы обосновались газовые гиганты. А поскольку сближение звезд – событие не только случайное, но и крайне редкое (во всяком случае, на задворках Млечного Пути, где находится наше Солнце), рождение планетных систем совершается весьма нечасто. Правда, сегодня теория Джинса представляет в значительной мере исторический интерес, так как на смену ей пришел иной сценарий: практически одновременное возникновение планет и Солнца из вращающегося газово-пылевого облака. Как бы там ни было, но теории остаются теориями, а мы желаем знать наверняка, существуют ли планетные системы у других звезд.

Разумеется, прямое оптическое наблюдение планет возле других звезд невозможно даже сегодня и вряд ли будет возможно в обозримом будущем. И хотя научно-технический прогресс поспешает вперед семимильными шагами, существуют запреты принципиального характера. Планеты, как известно, представляют собой небесные тела, которые светят отраженным светом своего солнца, поэтому их блеск на фоне сияния материнской звезды практически неразличим. Разглядеть чуточную искорку на фоне полыхающего костра до сих пор не удавалось еще никому. Возможно, что в центре Млечного Пути, где звезды сбиваются в тесные стаи, визуальное отслеживание планет не представляет особых трудностей, но на периферии нашей Галактики фиксация планет у соседних звезд оборачивается почти неразрешимой задачей. Спиральные рукава Млечного Пути, в одном из которых прозябает наше Солнце, отстоящее от центра Галактики на 26 тысяч световых лет, не могут похвастаться высокой плотностью звездного населения. Это отнюдь не Голландия, не Бельгия и не долина Ганга, где люди сидят друг у друга на головах, а скорее Якутия или Чукотка. В наших галактических широтах очень много свободного места. Напомню вам, читатель, что даже ближайшие звезды лежат невообразимо далеко: расстояние до Проксимы Центавра (кстати, «проксима» в переводе с латыни означает «ближайшая») составляет 4,3 световых года, знаменитая «летящая» звезда Барнарда отстоит от Солнца на 6 световых лет, а до Сириуса – самой яркой звезды нашего неба – почти 9 световых лет.

Если взять куб со стороной в 10 световых лет, то в нем в лучшем случае поместятся две-три звезды. А вот в заурядном шаровом скоплении, лежащем неподалеку от центра Галактики (в составе Млечного Пути таких скоплений около 200), на 100 кубических световых лет приходится несколько сотен звезд. Плотность звездного населения там в несколько тысяч раз выше, и ночное небо в тех краях должно быть необыкновенно ярким. Итак, подчеркнем еще раз: прямое оптическое наблюдение внесолнечных планет (или экзопланет, как их стали называть сегодня) не представляется возможным.

Но если экзопланету нельзя обнаружить непосредственно, то, быть может, в распоряжении современной астрономии имеются косвенные методы их выявления? В настоящее время таких методов предложено несколько – астрометрический способ, метод лучевых скоростей, наблюдение транзитов и некоторые другие. Я не стану вдаваться в технические детали и по косточкам разбирать каждый из этих подходов, а отмечу только, что большинство современных методов обнаружения экзопланет основывается на учете гравитационных возмущений в движении звезд. Дело в том, что любое массивное тело (например, планета), вращаясь вокруг звезды, воздействует на нее силой своего тяготения. При этом планета как бы слегка подтягивает звезду к себе, а поскольку за счет движения по орбите она периодически оказывается по разные стороны от светила, то и звезда периодически смещается в разных направлениях под действием гравитации планеты. Другими словами, если планета движется по орбите вокруг материнской звезды, то и звезда, в свою очередь, не остается неподвижной, а описывает крохотную окружность в пространстве под влиянием сил тяготения своего естественного спутника. Таким образом, оба тела в действительности вращаются вокруг общего центра масс, который астрономы называют барицентром.