Вчера орбитальный телескоп Kepler обнаружил планету, наиболее похожую по условиям на Землю. Всего таких планет уже открыто 12, но долететь даже до ближайшей из них пока что нет никаких шансов. Однако подобные открытия позволяют лучше понять, каким было прошлое Солнечной система и каким может быть ее будущее.
Телескоп Kepler был запущен NASA в марте 2009 г. с единственной целью — искать в космосе планеты, которые могут содержать жизнь в той форме, в которой мы ее знаем. Телескоп постоянно следит за яркостью огромного количества звезд и передает эти данные на Землю. Там они анализируются на предмет периодического снижения яркости, вызванной вращающимися вокруг планетами.
Весь функционал спутника настроен для поиска «земель». Его единственный инструмент — фотометр, или по сути просто камера. Точнее, там 42 камеры с разрешением 2200 х 1024, что делает общее разрешением равным 95 МП, что на момент запуска было рекордным разрешением для камеры, запущенной в космос. Зеркало на тот момент тоже было самое большое.
Все остальные параметры — тоже под стать задаче. Фиксация планет требует высокой чувствительности: пролет Земли мимо Солнца снижает яркость всего на 0,01%. Поле зрения — 12 градусов в диаметре (0,25% неба), что примерно соответствует размеру кулака на расстоянии вытянутой руки и намного больше, чем у Hubble. Это позволяет наблюдать за большим количеством звезд, около 140 тыс. Kepler направлен в один и тот же регион, частично покрывающий такие созвездия, как Лебедь, Лира и Дракон. Это требуется для продолжительного изучения светимости звезд. Наконец, спектральная чувствительность задана для изучения звезд, подобных Солнцу.
Изначально предполагалось, что миссия продлится 3,5 года, но больше ожидаемого количество шума в данных вынудило увеличить срок. Правда, поломка двух из четырех маховиков, используемых для поворота, поставило миссию под угрозу, однако в прошлом году NASA утвердила новый план исследований с учетом этих поломок.
Пока что подтверждено наличие 1030 экзопланет примерно в 440 звездных системах, еще свыше 4,5 тыс. объектов находится в статусе неподтвержденных кандидатов. На основании данных Kepler ученые рассчитали, что всего подобных планет в одном только Млечном пути может быть около 40 млрд., из них 11 млрд. — вокруг солнцеподобных белых карликов (остальные — вокруг красных). Впрочем, многие из них могут оказаться газообразными.
Причем если раньше астрономы открывали только гиганты размером с Юпитер, повышенная точность новых приборов позволила открывать и объекты поменьше. Из них наибольший интерес представляют 12 планет, которые находятся в так называемой зоне обитаемости и имеют диаметр в 100-200% земного. В свою очередь, девять из них вращаются вокруг звезд, подобных нашему Солнцу по размеру и температуре.
Зона обитаемости означает, что на планете может быть вода в жидком состоянии. Это необходимо для поддержания жизни в той форме, в которой она существует на Земле. Учитываются такие параметры, как размеры и масса планеты, наличие плотной атмосферы, энергия, получаемая от звезды. Речь идет о зоне, поскольку необходимо определенное расстояние до звезды. Чуть ближе — и уже слишком жарко (как на Венере), чуть дальше — и уже слишком холодно (как на Юпитере). Размер и масса тоже имеют значение. Чуть легче — и атмосферу не удержать, чуть тяжелее — и гравитация раздавит жизнь.
Kepler-452b из всех открытых планет больше всего похожа на Землю. Да, она больше, чем некоторые другие (диаметр раза в полтора превышает земной), зато предполагаемая температура наиболее близка, и сама звезда очень напоминает Солнце. Кроме того, астрономы с высокой долей вероятности полагают, что планета должна быть скалистой (технически, это означает кремнийсодержащие породы и металлы). Планета открыта ровно через 20 лет после того, как был открыт первый объект подобного рода.
До этого титул планеты, больше всего похожей на Землю, принадлежал Kepler-186f, которая всего на 10% больше нашей планеты. Однако ее «солнце» — красный карлик, что означает, что на планете прохладнее (планета получает втрое меньше энергии). Если стоять на ней в полдень, яркость света будет как на Земле перед самым закатом. Еще раньше были открыты «супер-земли» Kepler-62f и Kepler-69c. Однако на первой также нежарко, а вторая уже на грани с точки зрения размера (т.е., гравитация там может быть слишком сильной). Наконец, в год запуска телескопа была открыта Kepler-22b, но она еще больше — в 2,4 раза больше Земли; также не совсем ясно ее агрегатное состояние.
Собственно, не все землеподобные планеты были открыты с помощью телескопа Kepler. Например, Gliese 667Cc была открыта в 2011 г. с Земли, при помощи телескопа в Чили. Планета в 4,5 больше Земли, однако ее масса неизвестна. Хотя она вращается вокруг красного карлика, расстояние до звезды небольшое, так что планета получает 90% энергии, которую получает Земля. С другой стороны, планета вполне может оказаться газообразной. Кроме того, высока вероятность, что из-за магнитных бурь количество энергии может периодически падать почти вдвое, и такое может продолжаться месяцами.
Пока что все подобные знания являются теоретическими. При существующих технологиях нет никаких шансов, что человек может долететь до таких планет. Ближайшая находится на расстоянии 12 световых лет от Земли, Kepler-452b — 1400 световых лет. Однако это не значит, что полученная информация бесполезна.
Например, большой интерес представляет возраст открытого объекта. Звезде Kepler-452 сейчас 6 млрд. лет. — на 1,5 млрд. больше, чем Солнцу. Это делает систему интересной с точки зрения того, что ожидает нашу. «Можно считать Kepler-452b более старой и крупной кузиной Земли. Это дает нам возможность понимать развитие околоземной среды. Захватывает дух от понимания, что планета провела столько времени в зоне обитаемости звезды. Этого достаточно для появления жизни, при выполнении других условий», — заявил Джон Дженкинс, аналитик Ames Research Center, структуры NASA, которая отвечает за анализ получаемых с телескопа Kepler данных.
Телескоп Kepler (работа художника).
Зона поиска, в которой работает Kepler.
Слева направо: Kepler-22b, Kepler-69c, найденная вчера Kepler-452b, Kepler-62f, Kepler-186f и Земля.