Загадки космоса. Планеты и экзопланеты

Явление природы, которое лежит в основе этого метода, было предсказано Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности. В соответствии с ней, когда луч света проходит вблизи любого массивного объекта, например звезды, галактики или скопления галактик, он отклоняется от прямолинейного пути. По выражению физика Оливера Лоджа, «гравитационное поле [звезды] действует как линза, но не имеет фокусной длины». В 1924 году русский физик Орест Хвольсон опубликовал работу, в которой показал, что отклонение луча света массивной линзой, такой как галактика, позволяет далекому наблюдателю увидеть второе изображение источника, а в некоторых случаях, когда источник света, линзирующий объект, и наблюдатель находятся на одной прямой, источник превращается для наблюдателя в кольцо. Такие кольца принято именовать кольцами Эйнштейна, хотя сам Эйнштейн и не подозревал об их существовании. Редко можно услышать термин «кольца Хвольсона – Эйнштейна». Если же масса линзы небольшая, кольцо Эйнштейна вырождается в кратковременное повышение яркости источника – это так называемое событие микролинзирования. Поиск и исследование таких событий, используемых для измерения скрытых от наблюдателя масс, называется методом гравитационного микролинзирования.

Орест Хвольсон

Этот метод позволяет измерять некоторые характеристики звезд-линз, например их массу, с точностью, намного превышающей ту, какой можно достигнуть любым другим астрофизическим методом. И именно по этой причине метод гравитационного микролинзирования стал единственным способом, с помощью которого есть шанс обнаружить блуждающие планеты, похожие на Землю.

Нужна большая удача, чтобы наблюдатель с Земли увидел событие микролинзирования, вызванное блуждающей планетой, – такие явления очень редки и длятся всего 1–2 суток.

Сегодня существует два проекта, направленных на поиск событий микролинзирования, – OGLE и МОА[66]. Наиболее результативным из них пока является OGLE. Команда ученых во главе с Пшемеком Мрозом провела обработку 2 617 событий микролинзирования, зарегистрированных в проекте OGLE с 2010 по 2015 год, и выяснила, что 10 из них, вероятно, вызваны блуждающими планетами¹⁰⁰. Сам факт, что ученые вообще смогли обнаружить блуждающие планеты, указывает на то, что их число должно измеряться миллиардами. Лучше всего имеющуюся частоту наблюдений объясняют модели, в которых на каждые четыре звезды в Галактике приходится одна планета с массой Юпитера. Это говорит о существовании как минимум 50 миллиардов планет-бродяг. К ним мы должны прибавить блуждающие планеты земной массы, на наличие которых указывают события микролинзирования длительностью в половину суток или даже меньше. Они еще менее редки, чем события микролинзирования, вызванные планетами размером с Юпитер. Между тем команда Мроза выявила два таких события: в 2012 и 2018 годах. Сколько же тогда в Галактике блуждающих планет земной массы? Мроз дает осторожную оценку: «Свободно плавающие планеты земной массы встречаются в Млечном Пути чаще, чем звезды». И это согласуется с независимыми численными моделями, которые обсуждались в начале главы.

Ну а что можно сказать о спутниках блуждающих планет? Коричневый карлик OTS 44 был впервые обнаружен по его тепловому излучению в 1998 году в области активного звездообразования Хамелеон I¹⁰¹. Его масса, по приблизительным оценкам, составляет около 12 M_J, а значит, с большой вероятностью это не субзвездный объект, а самая настоящая блуждающая планета-гигант. Самым примечательным фактом является то, что этот объект окружен диском из пыли и газа массой до 0,63 M⊕. Я предлагаю вам переместиться в недалекое будущее этого объекта и пофантазировать о том, какие условия могут сложиться на его формирующихся сейчас спутниках.

Скорее всего, OTS 44 сформировалась за снеговой линией своей звезды, что обогатит часть ее будущих спутников водой. Некоторые из них наверняка имеют массу Энцелада или бо́льшую, а масса других может достигать массы Земли. После образования в спутниках тяжелые элементы постепенно опускаются к ядру, а более легкие всплывают к коре. В конце концов около поверхности остаются легкие элементы, в том числе вода. Гравитационное возмущение, которое спутники оказывают друг на друга, никогда не позволит их орбитам стать абсолютно круглыми. То приближаясь к газовому гиганту, то удаляясь от него, они будут разогревать свои недра.

Слишком большой эксцентриситет орбиты вызовет слишком интенсивный разогрев спутников, и водяной лед с их поверхности испарится (как это произошло на 55 Рака е или на Ио, спутнике Юпитера). Если же эксцентриситет окажется почти нулевым, вся вода замерзнет. Пусть нам повезет, и у самого большого спутника OTS 44 эксцентриситет будет как раз «впору». Тогда, напоминающий Европу или Энцелад, он весь будет покрыт ледяной оболочкой, а под ней спрячется океан жидкой воды.