Международная группа астрономов из Европы, США, Австралии, Бразилии и Чили впервые сумела обнаружить так называемым транзитным методом новую планету с параметрами, сравнимыми с параметрами планет Солнечной системы. При этом масса новой планеты напоминает массу Юпитера, а ее орбита близка к правильной окружности (эксцентриситет 0,11±0,04) и сопоставима с орбитой Меркурия (0,36 астрономической единицы). Важность этого открытия в том, что это первая экзопланета с «нормальными» характеристиками, которую можно изучить в деталях (публикация в журнале Nature 18 марта 2010 года). Международная группа астрономов из Европы, США, Австралии, Бразилии и Чили впервые сумела обнаружить так называемым транзитным методом новую планету с параметрами, сравнимыми с параметрами планет Солнечной системы. При этом масса новой планеты напоминает массу Юпитера, а ее орбита близка к правильной окружности (эксцентриситет 0,11±0,04) и сопоставима с орбитой Меркурия (0,36 астрономической единицы). Важность этого открытия в том, что это первая экзопланета с «нормальными» характеристиками, которую можно изучить в деталях (публикация в журнале Nature 18 марта 2010 года).
Планета, получившая обозначение CoRoT-9b (по названию французского космического телескопа CoRoT, с помощью которого она и была открыта), расположена на расстоянии порядка 1500 световых лет от Земли в созвездии Хвост Змеи. Оборот вокруг своей звезды (солнечного типа) она делает за 95,274 суток, и при каждом таком обороте в течение восьми часов пересекает звездный диск (с точки зрения земных наблюдателей). Когда CoRoT-9b оказывается между родительской звездой и Землей, то часть звездного света блокируется, что и позволяет установить наличие «транзита».
Впрочем, свет от звезды не просто блокируется, часть его проходит сквозь атмосферу гигантской газовой планеты, и спектральный анализ этих лучей позволяет узнать состав атмосферы. Поэтому один из соавторов исследования — Клэр Муту (Claire Moutou) из Марсельской астрофизической лаборатории во Франции — сравнила открытие этой новой экзопланеты с Розеттским камнем, позволившим когда-то египтологам расшифровать иероглифы путем сравнения с дублирующими их текстами на уже известных языках. Действительно, в распоряжении ученых уже есть детальные модели планет Солнечной системы, и обнаружение подобной планеты у иной звезды позволит узнать нечто новое об образовании и жизни экзопланет.
В настоящее время известно о более чем четырех сотнях экзопланет, но всего семь десятков из них открыты транзитным методом. Все ранее известные транзитные планеты расположены гораздо ближе к своим звездам, чем CoRoT-9b (по меньшей мере на порядок; это так называемые «горячие юпитеры»), и поэтому, с точки зрения землян, обладают слишком экзотическими характеристиками. Температуры же, царящие на CoRoT-9b, можно считать сравнительно умеренными — от -20 градусов до 160 градусов Цельсия (250-430 К).
CoRoT-9b состоит в основном из водорода и гелия, но может содержать в себе до 20 земных масс «металлов», то есть, по терминологии астрономов, более тяжелых элементов. Вероятно, планета таит в себе ядро из воды и камня, находящееся в сильно сжатом состоянии. Таким образом, она очень похожа на гигантские планеты Солнечной системы, такие как Юпитер и Сатурн.
Спутник CoRoT обнаружил планету еще летом 2008 года (после 150 дней непрерывных наблюдений), однако астрономы ждали независимого подтверждения, которое пришло от наземных телескопов в сентябре 2009 года.
Способы обнаружения экзопланет
Для поиска экзопланет используется несколько различных способов, одни из них более востребованы в научной практике, другие — менее. Первоначально, в 1991 году, астроному польского происхождения Александру Вольшчану по вариациям в излучении пульсаров удалось обнаружить присутствие совсем небольших планет у мертвых нейтронных звезд. Масса крупнейших из этих планет примерно в четыре раза превосходила массу Земли, а самые мелкие уступали в этом смысле любой планете Солнечной системы. Все это были заведомо безжизненные миры, не представляющие никакого интереса с точки зрения поиска там какого-либо разума.
Затем с помощью сверхточной доплеровской спектроскопии ученые научились измерять небольшие смещения характерных спектральных линий различных элементов в спектрах звезд, вызванные воздействием гравитации вращающихся вокруг них планет-гигантов. Первая такая планета была обнаружена в 1995 году у 51 Пегаса швейцарско-французской группой астрономов из обсерватории Женевского университета во главе с Мишелем Мейором и Дидье Кело (это открытие, несомненно, достойно Нобелевской премии). «Рывки» звезд приводят к тому, что спектральные линии немного сдвигаются то в красную, то в фиолетовую область спектра. Моделирование позволяет при необходимости выявлять присутствие сразу нескольких планет, заставляющих родительскую звезду выписывать замысловатые «кренделя» в пространстве, высчитать их удаленность от светила, периоды обращения и другие параметры орбит. Этот метод регистрации экзопланет до сих пор остается едва ли не самым востребованным, однако он не лишен серьезных недостатков: так, неясно, как плоскость орбиты системы повернута к земному наблюдателю, поэтому обычно получают лишь нижнюю оценку масс. К тому же метод более чувствителен к крупным объектам и планетам, имеющим чрезвычайно короткие периоды обращения («горячим юпитерам»).
Третий путь открылся вместе с точными астрометрическими наблюдениями. Принцип во многом схож с доплеровской спектроскопией, однако при этом ведется уже поиск периодических колебаний в позиции родительской звезды на небесной сфере, а не радиальной скорости. Этот метод, вообще говоря, обладает еще меньшей чувствительностью и большинством недостатков, присущих способу номер два, однако позволяет при этом регистрировать весьма удаленные спутники звезд и замечать колебания светил в системах, наблюдаемых не «с ребра», а «с макушки» (т.е. обойденных при использовании второго метода). К сожалению, новых подтвержденных открытий планет этот метод еще не принес, но зато удалось уточнить массу некоторых обнаруженных ранее экзопланет.
Сравнительно недавно в ход пошел четвертый способ, набирающий теперь популярность не только среди астрономов-профессионалов, но и среди любителей: фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску звезды (при удачном стечении обстоятельств он позволяет обойтись даже весьма скромными инструментами). Транзитные «мини-затмения» позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме). А зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения об общем составе. Специфика транзитного метода — в периодическом отслеживании поведения большого числа звезд. У некоторых из этих звезд могут найтись близкие и достаточно крупные планеты, причем с подходящими орбитами, повернутыми к нам «ребром».
Еще один метод — метод гравитационного микролинзирования — связан с известными предсказаниями теории относительности. Массивный гравитирующий объект искажает пространство и искривляет проходящие рядом с ним световые лучи (например, от фоновой звезды), тем самым «выдает» себя. Данный метод применим даже в случае сравнительно небольших объектов, однако он также требует непрерывного слежения за многочисленными звездами-кандидатами, да к тому же сами события линзирования в принципе не повторяются (т.е. возникают сложности при необходимости подтвердить открытие и уточнить параметры планетной орбиты). Наличие планеты, собственно, выявляют по кривой блеска — на ней в «час X» наблюдается дополнительный «пик». Методом микролинзирования были открыты, в частности, самые мелкие планеты, так называемые «суперземли», чья масса отличается от земной менее чем на порядок.
Наконец, несколько лет назад (с появлением орбитальных и крупнейших наземных телескопов, снабженных адаптивной оптикой) открылась и еще одна возможность — улавливать свет (инфракрасное излучение) от инозвездной планеты самым непосредственным образом. Можно либо обнаружить специфическую «примесь» в спектре звезды, либо даже разрешить саму планету. К сожалению, планеты эти зачастую столь гигантские, что мало чем отличаются от маленьких «неудавшихся» звезд — коричневых (иначе говоря, бурых) карликов. Их родительские звезды тоже довольно скромны по размерам (ведь только в лучах совсем небольшого светила планета имеет шанс «не потеряться»). Сами такие открытия оставались спорными — за планету могли принять и коричневого карлика, и фоновую звезду… Тем не менее, ситуация постепенно меняется к лучшему. А в конце 2008 года случился настоящий прорыв в этих исследованиях. Удалось сфотографировать сравнительно небольшую планету у вполне «нормальной» звезды, да еще и в оптическом, а не в инфракрасном диапазоне.
