Доклад: Другие планетные системы

Миры безграничны по числу, как похожие на этот наш, так и не похожие.

Эпикур. Из письма Геродоту (III - IV века до н.э.) 

Есть другие планеты, где ветры певучие тише,

Где небо бледнее, травы тоньше и выше,

Где прерывисто льются

Переменные светы,

Но своей переменою только ласкают, смеются.

Есть иные планеты...

Константин Бальмонт 

На тау Кита

Чегой-то не так,

Там нет атмосферы, там душно,

Но тау-китяне радушны...

Владимир Высоцкий 

Планета Плутон находится в нашей Солнечной системе, но видна в виде точки и лишь в самые мощные телескопы. Другие планетные системы, даже ближайшие к нам, расположены в десятки тысяч раз дальше. Поэтому рассмотреть их невозможно. На таком расстоянии видны только звёзды, да и те - в виде точек. Поэтому о наличии планет у этих звёзд мы можем судить только по влиянию этих планет на звёзды. Крупные планеты, проходя по диску звезды, могут на какие-то доли процента ослаблять яркость звезды (но это должны быть очень крупные планеты и крутиться они должны вблизи звезды и в строго определённой плоскости). Планеты могут своим тяготением слегка оттягивать звёзды то к нам, то от нас. Тогда периодически (с периодом вращения этой планеты вокруг звезды) должна меняться скорость звезды относительно нас, а это мы можем понять, изучая звёздный спектр. Увы, такое смещение звёзд могут вызвать опять-таки лишь самые крупные и близкие к звезде планеты. Косвенно о наличии планетной системы можно судить по наличию щели между звездой и облаком Оорта (щель образовалась, так как вещество пошло на образование планет). Газово-пылевые диски открыты у ряда молодых звёзд [Блэк, 1991].

В настоящее время экзопланеты, то есть планеты вне Солнечной системы, открыты у некоторых ближайших к Солнцу звёзд. По одному из источников, примерно к 1997 г. были открыты планеты у 8 звёзд, но все эти планеты либо больше Юпитера, либо ближе Меркурия к звезде, либо имеют крайне вытянутые орбиты, а нам хотелось бы найти что-то похожее на Землю ["Нормальна" ли Солнечная система? 1997]. Впрочем, мы нашли планеты всех тех параметров, которые могли найти. Планету же с земными параметрами пока просто нельзя уловить (мала и далека от звезды, а потому мало влияет на неё). По заметке 1987-го года [Планеты наконец открыты?], из 16 близких к нам изученных звёзд планеты есть у 10. В заметке 1999-го года [В поисках планет, подобных Земле] говорится, что открыто 12 - 15 таких планет массой с Юпитер, а в статье В.Г.Сурдина [1999б] упоминается об открытии около 20 планетных систем, в следующей - 29 [Сурдин, 2000а]. В заметке 2000 г. добавлены ещё 19 систем, а число открытых планет достигло 49 [Вибе, 2000]. Одна из недавно открытых планет по массе меньше Сатурна. Найдена также планета с рекордно долгим "годом" - 7 земных лет. Кроме того, теперь известны две многопланетные системы у обычных звёзд. Ясно, что число известных планетных систем будет стремительно расти с каждым годом и что при совершенствовании методов поиска будут открываться всё более "землепоподобные" тела. Рассмотрим некоторые примеры подобных открытий недавнего прошлого.

Первое открытие юпитероподобной планеты сделано в 1995 г. (М.Майор и Д.Квелоц, Женевская обсерватория). 142 близкие к нам солнцеподобные звезды были изучены оптическим спектрометром, и оказалось, что звезда 51 Пегаса слегка "покачивается" под влиянием планеты размером с Юпитер. Планета делает оборот за 4,23 суток, носясь в такой близости от звезды, что та закрывает треть неба. Расстояние от звезды до планеты в 20 раз меньше, чем от нас до Солнца. Поверхность небесного тела должна быть раскалена до 1000 градусов Кельвина [Планета почти касается звезды? 1996; Сурдин, 1999].

У звезды эпсилон Эридана есть планета массой от 2 до 5 Юпитеров. Звезда составляет 3/4 Солнца по массе и 1/3 Солнца по светимости, то есть это тоже жёлтый карлик, как и наше Солнце. До звезды 11 световых лет, то есть это одна из наших ближайших соседок [Планеты наконец открыты? 1988].

У звезды гамма Цефея обнаружен спутник массой 1,7 Юпитера. Звезда в 8 раз ярче Солнца и расположена в 48 световых годах от нас [Планеты наконец открыты? 1988].

У звезды йота Часов в 1997 г. открыт спутник в 2,26 раз массивней Юпитера, который находится на орбите вроде земной, хотя и более вытянутой (в перигелии, как Венера, а в афелии, как Земля). Звезда похожа на Солнце и отстоит от нас на 56 световых лет [Сурдин, 1999].

Планетная система открыта также у Летящей звезды Барнарда (близкая к нам звезда, которая ощутимо перемещается по небу на фоне "неподвижных" далёких звёзд). Есть указание, что на её траекторию влияют две планеты, сравнимые по массе с Юпитером и Сатурном [Купер, Хенбест, 1998].

У красного карлика Gliese 876 (в 15 св. годах) есть два "юпитера" с периодами обращения 61,0 и 30,1 день - орбитальный резонанс! [Две необычные планетные системы, 2001].

Многопланетная система достоверно известна также у "обычной" звезды - ипсилон Андромеды: три планеты минимально возможными массами 0,71; 2,11 и 4,61 от массы Юпитера [Сурдин, 2000а].

Есть сообщения об открытии экзопланет значительно меньшего размера, причём некоторые из них сделаны до 1995 г., но, по-видимому, подобная информация не всем казалась достоверной. Кроме того, предполагалось наличие планет вблизи звёзд, которые не похожи на Солнце. Например, с 1994 г. в США велись наблюдения звезды СМ созвездия Дракона сетью из 10 телескопов на разных континентах. Зарегистрировано несколько еле заметных снижений яркости звезды, что может объясняться только прохождением планеты по её диску. Диаметр планеты должен быть всего 1,5-3 земных, то есть эта планета хоть и гораздо больше Земли, но гораздо меньше Юпитера [В поисках планет, подобных Земле, 1999].

В 1991 г. была открыта система из трёх-четырёх экзопланет также у очень далёкой звезды - у пульсара (PSR B1257+12), причём речь идёт о планетах меньше Юпитера! Открытие совершил польский радиоастроном А.Вольцшан, работающий в США. Пульсары легко изучаются из-за того, что периодически посылают к Земле радиоволны. Достоверно обнаружены 2 спутника. Один из них массой в 3,4 Земли делает оборот за 67 дней и находится на таком же расстоянии от звезды, как Меркурий от Солнца. Вторая планета массой в 2,8 земной совершает оборот за 98 дней. Планеты находятся в резонансе 2/3, как Нептун и Плутон, что должно привести к изменению эксцентриситета их орбит и может наблюдаться в скором будущем. Предположительно есть и третья планета с периодом равным земному году, но она не столь сильно влияет на звезду, чтоб мы были уверены в её существовании [Планетная система пульсара, 1992; Сурдин, 1999б]. Период её вращения - 25 суток, а предположительная масса - 0,02 земной, т.е. она близка Луне [Сурдин, 2000а]. Возможно, имеется и планета примерно в 100 раз массивнее Земли, которая делает оборот вокруг звезды примерно за 170 лет.

После этого открытия начался активный поиск планет у других радиопульсаров, но успеха он не имел [Сурдин, 1999б].

Из 16 изученных близких звёзд у звезды Бета Живописца открыт аналог облака Оорта (газово-пылевой диск). "Безоблачная" щель тянется от звезды на такое же расстояние, на каком в Солнечной системе находится Плутон. Имеется не менее одной планеты. До звезды 50 световых лет [Там скрывается планета? 1995; Планета у Беты Живописца? 1996].

Вокруг молодой голубой Веги, самой яркой звезды северного неба, по данным инфракрасного спутника "IRAS", в настоящее время идёт образование планетной системы ["IRAS" - великий первооткрыватель, 1996].

Существует проект на далёкую перспективу - установить для наблюдения далёких планетных систем два спаренных телескопа вне "пыльного" пояса астероидов на орбите вокруг Юпитера [Поиск неизвестных планет и жизни на них продолжается, 1996].

Как читатель уже понял, планетные системы обычны во Вселенной. Примечательно, что они открыты, в основном, у солнцеподобных звёзд [Миронов, 1998]. И, тем не менее, они могут быть совсем другими, чем наша, и существовать далеко не у всех звёзд. На примере нашей системы мы видим, как массивный Юпитер помешал образованию планеты на месте пояса астероидов и уменьшил размер Марса. Но второе тело системы может быть ещё массивнее, быть звездой. Когда были изучены спектры 166 похожих на Солнце жёлтых карликов, то выяснилось, что 65% из них имеют звезду-спутник массой 10% главной звезды, а у половины остальных звёзд есть спутник массой от 10 до 1% - тоже звезда, а не планета. Значит, одиночных звёзд не более одной пятой от числа всех [Звёзды не любят одиночества, 1991].    

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elementy.ru/