«Рано или поздно цивилизация начинает сходить с ума и уничтожает себя. Как мы сейчас»
Что такое экзопланеты? Как они были открыты? Может ли на них существовать жизнь? Если да, какая она? Почему мы никак не можем зарегистрировать сигналы с других планет? Рассуждает академик Анатолий Черепащук, научный руководитель Государственного астрономического института им. М. В. Штернберга.
«У нас взрыва не было»
— Анатолий Михайлович, давайте поговорим об экзопланетах. Почему их стали так называть?
— Конечно, в связи с поисками жизни вне Земли. Есть знаменитая формула американского ученого Фрэнсиса Дрейка, которая рассчитывает количество внеземных цивилизаций в нашей галактике в зависимости от разных параметров. Среди них — количество звезд, вокруг которых находятся планеты типа нашей Солнечной системы, вероятность того, что на какой-то планете температура соответствует жидкой воде, и т. д. В этой формуле стоит штук 10 множителей. И все эти множители были очень спекулятивны.
Иосиф Шкловский, автор книги «Вселенная, жизнь, разум», как раз ссылался на эту формулу и говорил: «Как жалко, что мы не открыли ни одной планеты вокруг других звезд!» Ведь главный множитель был абсолютно неизвестным.
— Шкловский высказал идею, что звезды позднего спектрального класса вращаются медленно, а раннего — быстро...
— Шкловский выдвинул гипотезу: медленное вращение звезд позднего спектрального класса связано с тем, что вокруг этих звезд образовалась планетная система, которая основной вращательный момент «забрала» с собой. Медленное вращение звезд позднего спектрального класса типа нашего Солнца стали использовать как аргумент в пользу того, что должно быть много внесолнечных планет. Но потом появились работы, что, оказывается, звезды позднего спектрального класса обладают значительной конвекцией в атмосфере: температура атмосферы низкая, и атмосфера неустойчива по отношению к конвективным движениям. Вращение звезды и конвекция порождают магнитное поле, оно зацепляется за межзвездные облака и тормозит вращение звезды. У звезды раннего спектрального класса магнитное поле маловероятно, потому что там лучистая оболочка, она горячая, и перенос излучения легко проходит через атмосферу без конвекции. Поэтому, скорее всего, там нет сильных магнитных полей — вот они и вращаются быстро.
— Эта точка зрения царит и сейчас?
— Не совсем так. Сейчас ясно, что есть две причины медленного вращения звезд позднего спектрального класса: замедление их вращения как магнитным полем, так и планетной системой. Но многие ученые еще в 1960-х годах пытались обнаружить планеты вокруг других звезд. Казалось, если у Солнца есть планетная система, значит, и у других звезд должна быть. Голландский ученый Питер ван де Камп попытался измерить собственное движение так называемой летящей звезды Барнарда — это звезда, которая имеет собственное движение 10 угловых секунд в год, она очень близко, на расстоянии всего в несколько парсек, и очень быстро движется. И он с точностью не лучше 1/10 угловой секунды за много лет обнаружил периодические смещения этой звезды, вызванные присутствием массивной планеты. Но в середине 60-х годов более тщательные измерения опровергли этот результат.
Были и более ранние попытки. Еще в ХIХ веке выдающийся ученый Гаусс предложил в пустыне Сахара вырыть треугольный канал, чтобы с Марса могли этот треугольник заметить. А другой ученый в развитие этой идеи предложил сделать круг, залить керосином и поджечь, чтобы на «ночной стороне», когда марсиане будут наблюдать Землю, обнаружили сигнал для внеземных цивилизаций. Такой вот был жгучий интерес к этой теме.
— Каким же образом удалось обнаружить планеты вокруг других звезд?
— Ответ на этот вопрос пришел из неожиданной области: оказалось, что нейтронные звезды имеют планеты вокруг себя. Ведь нейтронная звезда — это объект размером порядка 10 км с плотностью 1015 г/см3, миллиард тонн в кубическом сантиметре. Они очень быстро вращаются, потому что они образовались в результате сжатия массивной звезды, сжатие и скорость вращения у них возрастают, у них периоды порядка секунд, в то время как время вращения Солнца — месяц. Но за счет уменьшения размера в миллионы раз у них скорость вращения очень большая. И, кроме того, у них есть магнитное поле. Оно формирует релятивистские частицы, которые излучает в радиодиапазоне. Нейтронная звезда обладает импульсами. Поскольку это вращение, то она излучает строго периодический импульс. Точность следования этих импульсов лучше точности атомных стандартов частоты, представляете? И когда люди понаблюдали пульсары длительное время, оказалось, что у трех из этих пульсаров есть периодическая компонента во временах прихода импульсов. По этой периодической компоненте вычислили, пользуясь законами тяготения Ньютона, что вокруг них должны быть планеты с массой чуть больше Земли. Сейчас уже известны три нейтронные звезды, около которых обнаружены планеты. У одной из них даже две планеты, а у других двух нейтронных звезд по одной.
— Почему же эти планеты сохранились? Ведь нейтронные звезды должны были их разорвать.
— Да, это было поразительно. Люди сразу задумались: как могли появиться планеты около нейтронной звезды, которая образовалась в результате взрыва сверхновой? Огромная энергия, оболочка — она бы просто снесла их, потому что скорость оболочки — 10 тыс. км/сек. Но этого не случилось. Сейчас считается, что планеты образовались не из первоначальной звезды, а после взрыва сверхновой. Когда одиночная вращающаяся нейтронная звезда образовалась, часть выброшенного вещества упала назад (так часто бывает в модельных расчетах), и некоторое количество вещества под действием гравитации вернулось назад. Так вокруг нейтронной звезды образуется диск, и из этого диска рождаются планеты.
— У нас тоже так было?
— У нас взрыва не было. Солнце — это спокойная звезда. Мы формировались нормальным образом из газопылевого облака, оно вращалось, в центре образовалось сначала протоСолнце, потом — Солнце, а из остатков газового облака — планеты.
«Мы с волнением ждем, когда появятся линии кислорода и азота»
— Каким образом были открыты планеты вокруг обычных звезд?
— Они были открыты в 1995-м. Два швейцарских ученых, Мишель Майор и Дидье Кело, заметили, что линии в спектре звезды 51 в созвездии Пегаса испытывают периодические доплеровские смещения с очень маленькой амплитудой, всего 50 м/сек. К этому успеху привело то, что на протяжении примерно 10 лет до этого астрономы стали сильно повышать точность измерений доплеровских смещений линий в спектрах звезд. У звезды типа Солнца очень много линий в спектре, линий металлов и т. д. Массивные звезды горячие, там только редкие линии гелия и водорода. А у звезд типа Солнца тысячи линий.