Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни

Прошло больше 20 лет, прежде чем космический телескоп «Кеплер» был запущен в космос и смог приступить к поиску новых миров. НАСА бесконечное число раз отклоняло планы проведения миссии, но, к чести готовивших ее ученых, надо отметить, что все технические трудности и сомнения были преодолены с помощью лабораторных и полевых испытаний‹‹6››. «Кеплер» был выбран в качестве исследовательской миссии НАСА в декабре 2001 г. Сколько это стоило? $600 млн на все: создание телескопа, запуск и обработку данных на Земле. С учетом полученных на сегодняшний день научных результатов инвестиции оказались очень выгодными.

Космический телескоп «Кеплер» был запущен 6 марта 2009 г. Основная программа была рассчитана на 3,5 года с возможностью проведения наблюдений на протяжении 6 лет. Размеры «Кеплера» относительно невелики, диаметр его главного зеркала составляет 0,95 м. Главное достоинство телескопа — 95-мегапиксельный сверхчувствительный фотометр. Телескоп направлен на скопления звезд между созвездиями Лиры и Лебедя, и его поле зрения охватывает 105 квадратных градусов. Это очень обширный участок неба. Если учесть, что угловой размер Луны равен примерно половине градуса, то поле зрения «Кеплера» настолько велико, что по каждой его стороне разместилось бы по 21 Луне.

Зачем это понадобилось? В поле зрения телескопа попадает 160 000 звезд, яркость которых позволяет добиться необходимой фотометрической точности, при этом они не должны перекрывать друг друга или проецироваться на дальние галактики. Каждые шесть секунд «Кеплер» фотографирует это скопление звезд, а затем обрабатывает и записывает полученные данные. Первичная информация не сохраняется, поскольку в таком случае у «Кеплера» довольно быстро закончилось бы место на жестком диске. Более того, скорость, с которой поступает информация, значительно превышает скорость передачи данных на Землю. Вместо этого «Кеплер» замеряет яркость каждой из 160 000 исследуемых звезд и хранит только эту информацию. На основании массивов измерений яркости, сделанных для каждого снимка, затем рассчитываются средние значения за 3 минуты. «Кеплер» хранит эту информацию в сжатом виде на диске и только раз в месяц посылает «цифровую открытку» со значениями яркости для каждой звезды на Землю, где этих ежемесячных посланий с нетерпением ожидает команда ученых, анализирующая данные наблюдений.

«Кеплер» следовал этому распорядку на протяжении 4 лет, последовательно измеряя яркость всех 160 000 звезд каждые 6 секунд. Такое терпение и аккуратность сделали бы честь даже Кеплеру. К несчастью, 11 мая 2013 г. произошла поломка второго из четырех установленных на борту двигателей-маховиков. Эти двигатели применяются для высокоточной ориентации и стабилизации космического телескопа, обеспечивая его выравнивание вдоль осей. Поскольку пространство имеет три измерения (оси), необходимо по крайней мере три двигателя-маховика, чтобы поддерживать ориентацию телескопа на определенный участок неба. Более того, поскольку точность ориентации телескопа является критически важным компонентом, влияющим на общую погрешность измерения яркости звезд, отказ двух двигателей-маховиков означал для «Кеплера» полную потерю управляемости и работоспособности.

Основная часть миссии по обнаружению экзопланет завершилась, но слухи о кончине самого «Кеплера» сильно преувеличены — телескоп по-прежнему способен следить за различными участками неба, используя для стабилизации космического аппарата давление солнечного излучения. В будущем нас, несомненно, ждут новые миссии по обнаружению внесолнечных планет, но не будет преувеличением сказать, что миссия «Кеплера» позволила нам раздвинуть границы наших познаний так же, как и любая другая космическая миссия в настоящем, прошедшем и, возможно, будущем. Так что же мы выяснили? Как выглядят эти дивные новые миры?

Горячие юпитеры

Чтобы охарактеризовать недавно открытые экзопланеты, нам придется выдумать новые термины — новые слова для новых классов планет. Теперь вокруг звезд нашей галактики Млечный Путь обращаются горячие юпитеры и сверхземли. Самое удивительное в том, что касается недавно открытых экзопланет — различными методами, не только с помощью «Кеплера», — это их невероятное разнообразие. Упомянутая ранее 51 Пегаса b была первым обнаруженным горячим юпитером, а теперь я хочу представить вам Ипсилон Андромеды b. Звезда Ипсилон Андромеды расположена в 44 световых годах от Земли. Это звезда спектрального класса F, немного горячее и ярче нашего Солнца и, по счастливой случайности, видимая невооруженным глазом‹‹7››. Ипсилон Андромеды b была обнаружена в 1996 г., через год после 51 Пегаса b, и это еще один пример горячего юпитера — этой удивительной новой разновидности планет. Но на каких измерениях основано это утверждение? А конкретнее, как мы определяем температуру планеты?