Первые планеты земного типа найдены около пульсара

До настоящего времени поиск планет вне Солнечной системы приводил, к немалому разочарованию ученых, к обнаружению лишь огромных газовых гигантов, близких по размеру к Юпитеру и Сатурну (даже порой в несколько раз крупнее), а внутренние планеты, состоящие из скальных пород, подобные Земле и Марсу, были недоступны современной технике.

- очень компактные и плотные объекты, радиус которых составляет от 10 до 100 км, а максимальная масса - от 1,4 до 3 солнечных масс. Плотность в центре такой звезды - порядка 3x1014 - 2x1015 г/см3. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа.

Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).

Но вот теперь астрономы из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology - Caltech) и университета штата Пенсильвания (Pennsylvania State University) впервые однозначно идентифицировали планеты, масса которых лишь в 4,3 и 3,0 превышает массу Земли (возможная ошибка составляет только 5 %). Еще идет речь о третьей планете, масса которой составляет две лунные массы. Планеты обращаются вокруг пульсара PSR B1257+12 в созвездии Девы. Этот пульсар находится от нас в 1,5 тыс световых лет.

Большинство экзопланет, найденных за последние 11 лет, в силу специфики способов их поиска, оказались гигантскими газовыми планетами, обращающимися по орбитам, чрезвычайно близким к их собственным звездам. В новонайденной же системе маленькие, вероятно, состоящие из скальных пород, планеты располагаются поблизости от звезды, а гигантские газовые планеты типа Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна на внешних орбитах отсутствуют. Орбиты трех планет пульсара располагаются в почти точной пропорции с расстояниями между орбитами Меркурия, Венеры и Земли.

"Удивительно, но эта планетная система около пульсара гораздо больше напоминает нашу собственную Солнечную систему, чем любая инозвездная система планет из всех обнаруженных вокруг звезд солнечного типа. Это говорит о том, что процесс формирования планет носит более универсальный характер, чем об этом можно было даже мечтать", - заявляет исследователь из Caltech Мацей Конаки (Maciej Konacki), сделавший открытие в сотрудничестве с пенсильванским профессором астрономии польского происхождения Александром Вольцшаном (Alex Wolszczan). Сообщение обнародовано в ходе текущей конференции Американского астрономического общества (American Astronomical Society).

Пульсар - это быстро вращающаяся нейтронная звезда, образовавшаяся в результате взрыва новой звезды. Это своего рода звездный мертвец, которому не хватило массы для того, чтобы стать черной дырой. Хотя пульсар по своим физическим характеристикам резко отличается от Солнца, авторы открытия надеются, что процесс образования планет вокруг таких квазизвезд можно будет описать с помощью той же самой модели, как и для нашей Солнечной системы.

Удивительная "пунктуальность" короткопериодических так называемых миллисекундных пульсаров (millisecond pulsars) дает уникальную возможность искать возле них планеты и даже крупные астероиды. Способ аналогичен использованию оптического доплеровского эффекта, который столь успешно применяется астрономами для идентификации планет возле близлежащих звезд. Движение по орбите вокруг пульсара любых объектов вызывает еле заметный "сдвиг" по времени его сверхточных радиосигналов. Однако возникает такое же естественное ограничение, как и в случае с оптическим доплеровским методом: можно измерить только "проекцию" планетарного движения на линию визирования, и истинный размер орбиты определить при этом нельзя.

Впрочем, вскоре после открытия планет у PSR 1257+12 астрономы поняли, что более тяжелые две из них должны гравитационно взаимодействовать между собой, и это тоже можно рассчитать: пропорция 3:2 дает соизмеримые 66,5 и 98,2-дневные периоды обращения по орбитам. Поскольку величина и характер возмущений, следующих из этого условия резонанса, зависят от взаимной ориентации планетарных орбит и масс планет, в принципе можно извлечь всю эту информацию из точных наблюдений за сигналами пульсара. Волсжан показал продуктивность этого подхода в 1994 году, демонстрируя присутствие предсказанного эффекта возмущения в тайминге пульсара, имеющего планету. Фактически, это было первое наблюдение такого эффекта вне Солнечной системы (в которой резонансы между планетами и спутниками планет, как известно, тоже соблюдаются). В последние годы астрономы также обнаружили примеры гравитационных взаимодействий между гигантскими планетами, обращающихся вокруг нормальных звезд.

Теперь Конаки и Волсжан с успехом применили эту технику исследования резонансного взаимодействия между планетами, обработав данные наблюдения пульсара PSR B1257+12, выполненные между 1990 и 2003 годами с помощью гигантского 305-метрового радиотелескопа Аресибо (Arecibo), построенного в Пуэрто-Рико (данные получены в ходе большого эксперимента по поиску и изучению пульсаров).

Надо сказать, что миллисекундные пульсары, по современным понятиям, - это очень старые нейтронные звезды, которые на протяжении миллионов лет вытягивали вещество из своих компаньонов. Постоянные прибавки импульса от поступающей материи заставляют их все быстрее вращаться, подобно тому, как все быстрее толчками раскручивают карусель. В результате объект, приблизительно в 1,5 раз более массивный, чем Солнце, и имеющий диаметр всего в десяток-другой километров, может делать сотни оборотов в секунду. Преклонный возраст, очень быстрое вращение и относительно слабое (по сравнению с "обычными" пульсарами) магнитное поле миллисекундных пульсаров и способствовали тому, что они были выделены в совершенно отдельный класс. В отличие от них молодые пульсары наблюдаются зачастую среди останков породивших их сверхновых звезд - т.е. их сброшенных оболочек (например, пульсар Крабовидной туманности из облака, образованного остатками Сверхновой 1054 года, о которой сообщается в китайских и японских летописях).

Хотя планеты пульсара PSR B1257+12 по своим массам похожи на Землю, их происхождение представляется "вторичным". Ведь рождению нейтронной звезды предшествует взрыв сверхновой, вызывающий большую потерю массы (в виде сброшенной оболочки). Поэтому исходная планетная система не могла бы сохраниться: имея большие орбитальные скорости, планеты улетели бы от нейтронной звезды. Но если взорвавшаяся звезда входила в двойную систему, то из вещества второй звезды, перетекавшего на пульсар уже после взрыва, возможно, могли бы образоваться планетообразные тела.

Надеяться на то, что на этих "похожих на Землю" планетах возле мертвой звезды разовьется похожая на земную жизнь, понятно, как-то не приходится. Разве что можно фантазировать о каких-то причудливых формах, питающихся радиацией, смертельной для известной нам жизни. Так что значение этого открытия для энтузиастов поиска инопланетян только в том, что окрепла надежда со временем найти такие же планеты и у нормальных звезд.