Загадки космоса. Планеты и экзопланеты

Масса обнаруженной планеты явно указывала: это газовый гигант (сложно было поверить в существование каменистых планет столь огромной массы). Но тот факт, что планета, принадлежащая тому же классу, что и Юпитер с Сатурном, находится совсем не там, где должна находиться, казался невероятным. Модель планетообразования, созданная во второй половине XX века, гласила: лишь в далеких от звезды областях пространства существуют условия для образования газовых гигантов, а следовательно, именно там они и могут быть расположены. Найти планету, похожую на Юпитер, так близко к звезде – все равно что наткнуться на тропический сад на Северном полюсе. Но между тем с цифрами спорить было сложно.

Рисунок 11. График колебания радиальной скорости 51 Пегаса b из оригинальной статьи Майора и Кело. Амплитуда колебаний около 60 м/с

После открытия Майор и Кело были осторожны с выводами и почти год хранили молчание. Слишком много за последнее время поступило сообщений об обнаруженных экзопланетах, и все они в итоге оказались ошибочными. В очередной раз смешить публику или поднимать шумиху в газетах не хотелось. Нужно было все тщательно перепроверить.

К 1995 году Майор и Кело провели еще серию наблюдений. Ошибки они все же не нашли – можно было публиковаться. И 23 ноября 1995 года в Nature появилась статья с описанием открытия за их авторством⁵⁴. Впоследствии этой планете дали имя Димидий. За обнаружение первой планеты у солнцеподобной звезды Мишель Майор и Дидье Кело получили в 2019 году Нобелевскую премию. Нобелевский комитет не изменил себе – ученые ждали свою награду многие годы.

Планета у 51 Пегаса оказалась не единственным исключением из «правил». Уже в 1996 году методом радиальных скоростей были открыты еще пять планет – и все они оказались газовыми гигантами на близких к своим звездам расстояниях. При таких расстояниях их газовые оболочки должны иметь температуру, измеряющуюся тысячами градусов. Астрофизики назвали этот класс планет «горячие юпитеры». Пройдут годы, закончится XX век, мы вступим в новое тысячелетие, и станет ясно, что в Галактике много таких планет.

Начиная с середины 90-х годов и до 2012 года доплеровская спектроскопия оставалась самым продуктивным способом обнаружения экзопланет. Три четверти из них имеют массу от 0,5 до 13 M_J. Более 40 % – это горячие юпитеры, и находятся они на меньшем расстоянии от своих звезд, чем Земля от Солнца, а их масса равна от 0,5 до 10 M_J.

Что же это значит? Огромное число планет в нашей галактике принадлежит к типу планет, который не встречается в Солнечной системе? Как такое возможно?

Глава 7. Транзитный метод и космические телескопы

– С кем это ты разговариваешь? – спросил котенка щенок, выходя из подъезда.

– С тенью, – ответил котенок.

– Разве тень умеет разговаривать?

– Не умеет, – сказал котенок. – Но она все понимает.

ГРИГОРИЙ ОСТЕР. ТЕНЬ ВСЕ ПОНИМАЕТ

То, что астрофизики повсюду находят горячие юпитеры, объясняется прежде всего так называемым эффектом наблюдательной селекции. Очень массивные и близкие к родительской звезде, горячие юпитеры вызывают колебание ее радиальной скорости выше порога чувствительности современных инструментов и поэтому могут быть зафиксированы. Короткие орбитальные периоды, от нескольких дней до нескольких месяцев, тоже способствуют обнаружению планет – будь периоды больше, например сопоставимыми с орбитальным периодом Юпитера (12 лет), колебания радиальной скорости наверняка остались бы незамеченными.

Горячие юпитеры стали лучшими целями для телескопов рубежа веков. Например, в 2011 году была открыта планета WASP-43 b[38], находящаяся на орбите с радиусом немногим больше двух миллионов километров от своей звезды (это примерно равно расстоянию от Земли до Луны, умноженному на 5,5). Год на этой планете длится всего 19 ч., масса составляет 1,8 M_J, а радиус на 10 % меньше радиуса Юпитера. Это одна из самых короткопериодических экзопланет среди известных нам на сегодня. Звезда WASP-43 принадлежит к классу оранжевых карликов – это маленькие и относительно легкие звездочки. Температура ее поверхности приблизительно равна 4 400 К (для сравнения: температура поверхности Солнца 5 700 К). Из-за того что звезда имеет не очень высокую температуру, температура верхних слоев WASP-43 b оказывается типичной для такого класса планет – примерно 1 000 К.