Швейцарцы в поисках внеземного разума

Внизу слева – звезда Альфа Центавра А. Яркая звезда сверху справа – это наше Солнце на расстоянии 4-х световых лет. В центре - звезда Альфа Центавра Б и экзопланета (реконструкция) Reuters

Вокруг звезды Альфа Центавра вращается планета, вполне похожая на планету Пандора из фильма «Аватар». В изучении таких «внесолнечных планет» швейцарские ученые занимают сейчас лидирующие позиции.

«Наука об экзопланетах относится к наиболее быстро растущим областям современной астрономии», — такое заявление можно прочитать на интернет-сайте Астрономического института Кембриджского университета.

Здесь, где в свое время преподавал сам Исаак Ньютон, скоро начнет свою научную деятельность Дидье Квело (Didier Quéloz) – это именно он 17 лет назад открыл планету «51 Peg b», которая стала первым открытым землянами небесным телом класса планет, вращающимся не вокруг Солнца, а вокруг иной звезды.
 
Произошло это открытие в октябре 1995 года. Тогда Дидье Квело как раз работал над своей диссертацией в области астрофизики. Открытие, которое по своему значению вполне можно было бы приравнять к коперниканскому перевороту в науке, он сделал вместе со своим учителем и ментором Мишелем Майором (Michel Mayor). С тех пор мы точно знаем, что космос, это не только «бездна, звезд полна», и пространство, заполненное бесчисленным количеством планет, иногда сильно похожих на нашу Землю.

Спектрограф HARPS

По-английски этот прибор называется «High Accuracy Radial velocity Planetary Search project» и является он самым лучшим в мире спектрографом. Начиная с 2003 года этот телескоп величиной в 3,6 метра работает на базе Европейской организации астрономических исследований в Южной полусфере (European Southern Observatory) в чилийском городе Ля-Силья (La Silla), знаменитом своим необычно ясным небом.

Весной 2012 года на острове Ла Пальма (Канарские острова) начал работать его брат-близнец, спектрограф «HARPS-Nord», принадлежащий итальянскому национальному Институту астрофизики. Цель этого прибора – наблюдать за небом северного полушария.

Спектрограф HARPS способен регистрировать малейшие отклонения и флуктуации в телеметрических данных, получаемых из космоса. Измеряя скорости планет, например, он способен выявлять разницу в 1 км/ч. Для того, чтобы иметь возможность работать с такой точностью, прибор должен находиться в полном вакууме при постоянной температуре, уровень которой не должен отклоняться от предписанной нормы даже на одну тысячную градуса – в противном случае желаемая точность измерений будет недостижима.

Результаты измерений складываются из многомесячных наблюдений и измерений. Только так можно отыскать планеты, которые вращаются вокруг далеких звезд. Именно благодаря прибору, названному «HARPS-Süd», группа ученых из Женевы вокруг Мишеля Майора смогла открыть половину из ныне известных 830-ти экзопланет.

«Если бы мы с вами были бы промышленниками и предпринимателями, то мы бы имели все права наклеить на этот спектрограф лейбл «Made in Switzerland», пусть даже прибор и возник реально в ходе сотрудничества различных научных учреждений из Швейцарии, Франции, Италии, Великобритании и США», — говорит Франческо Пепе (Francesco Pepe), «крестный отец» обоих спектрографов. — «А все потому, что именно мы придумали этот проект. Да и ноу-хау, необходимое для того, чтобы сделать эти приборы совершенно уникальными, так же было разработано в Швейцарии».

«Универсальность»

«Это не просто своего рода бум или мода. Наука об экзопланетах стала просто настоящим цунами», — искренне рад Дидье Квело. — «Ведь сегодня всем стало ясно, что эта дисциплина выходит далеко за рамки просто астрофизики. Она интересна для геологов, физиков атмосферы, биологов. Мы все работаем в рамках одной большой новой исследовательской темы, которая со временем будет только наращивать свой потенциал и расширяться».
 
В возрасте 46-ти лет швейцарец Д. Квело покидает свою страну и отправляется в Англию с тем, чтобы работать там в Европе, где «исследование экзопланет принимает совершенно невиданные доселе масштабы». При этом с Женевой он до конца не порывает, здесь остается для него зарезервированной четверть преподавательской ставки.
 
«Такая «универсальность» идеально соответствует духу университета как научной инстанции», — разъясняет он. Университетская наука позволяет «не оставаться внутри своего пузыря, она мотивирует наводить мосты и сохранять научную динамику, поддерживать научные и студенческие обмены, обмены идеями и планами, реализовывать совместные исследовательские программы. Впрочем, наука всегда была склонна к преодолению всех и всяческих границ».
 
Д. Квело не просто ждал сложа руки, пока ему поручат, наконец, возглавить в Кембридже группу ученых, занимающихся экзопланетами. 17 октября 2012 года он выступил соавтором статьи в авторитетном журнале «Nature», в которой излагаются новейшие открытия женевских исследователей.

Другими авторами публикации стали, кроме уже упоминавшегося Мишеля Майора, например, Франческо Пепе (Francesco Pepe), создатель и «отец» высокоточного спектрографа HARPS (High Accuracy Radial velocity Planetary Search), установленного на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силла в Чили, которая является подразделением Европейской южной обсерватории (ESO).

Свою руку к публикации приложил также и Вилли Бенц (Willy Benz) из Бернского Университета, ответственный за разработку космического телескопа HEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite), который будет изучать транзитные экзопланеты у близких и ярких звезд. Главным же автором стал талантливый докторант Ксавье Дюмюск (Xavier Dumusque), который сегодня находится на той же позиции, какую в 1995 году занимал Д. Квело.

«Внесолнечные» планеты

Планеты, которые находятся вне пределов солнечной системы, называются «экзопланетами» или «внесолнечными» планетами.

Первая экзопланета была открыта в 1995 году астрономами Мишелем Майором (Michel Mayor) и Дидье Квело (Didier Queloz) на базе Обсерватории Женевского университета.

С тех пор  было открыто более 300 экзопланет. Правда, увидеть их в обычный телескоп не представляется возможным. Их существование можно доказать только на основе косвенных данных.

Большая часть открытых на сегодняшний день экзопланет принадлежит к планетам категории Юпитера: это огромные газовые планеты, вращающиеся вокруг своей звезды.

В 2007 г., однако, М. Майор и его коллега Стефан Одри (Stéphane Udry) открыли планету, которая по своим размерам может быть сравнима с Землей. Она находится от нас на расстоянии в 20,5 световых лет (193 триллиона километров), имея массу в пять раз большую, чем Земля.

«Пандора» в духовке

Вместе со своими коллегами молодой ученый описывает в статье самую маленькую, но и самую близкую к Земле из всех пока открытых экзопланет.
 
Что-то подобное ученые давно искали именно в системе Альфа Центавра. Она состоит из трех звёзд и находится от Земли на расстоянии всего в 4,3 световых года (что по чистому километражу все равно составляет солидную цифру в 43 триллиона километров). Именно там, кстати, и разместили авторы фильма «Аватар» свою вымышленную планету «Пандора», всю покрытую, как говорится, «зеленью».
 
Планета «Alpha Centauri Bb» по размерам лишь немного больше Земли и принадлежит к наилегчайшей весовой категории, особенно на фоне большинства других экзопланет, которые, как правило, являются гигантами масштаба планеты Юпитер. Чем меньше планета, тем вероятнее на ней условия для возникновения органической жизни.

Но проблема в том, что малую планету труднее обнаружить, так как она в меньшей степени воздействует на орбиту или яркость звезды, вокруг которой она вращается. А именно пульсации таких показателей, как яркость, и являются главными признаками наличия у звезд спутников в виде планеты. Для того, чтобы точно обнаружить и зафиксировать существование планеты «Alpha Centauri Bb», потребовались три года точнейших измерений и наблюдений.
 
Впрочем, шансы на то, что мы сможем обнаружить на этой планете гуманоидных существ или огромные деревья равны практически нулю. Планета совершает полный оборот вокруг своей звезды за 3,2 земных дня, находясь от нее на расстоянии всего лишь в 6 миллионов километров, а это гораздо меньше, чем расстояние от Меркурия до Солнца. Поэтому на поверхности планеты царят поистине адские температуры, при которых камень превращается в жидкую лаву.
 
Однако астрономы знают, что планеты возникают и существуют большими «семьями». Поэтому не исключено, что недалеко от реальной «Пандоры» находятся и другие планеты, и что система Альфа Центавра обладает целым набором планет. Не исключено также, что и другие звезды имеют свои планетарные системы. Однако чем дальше такая звезда находится от Земли, тем сложнее зафиксировать существование этих систем.

HARPS, CHEOPS и другие…

В этом смысле земляне еще недавно находились на пределе своих технических возможностей. Однако разработанный швейцарскими учеными спектрограф HARPS стал настоящим «Роллс-Ройсом» в мире научных приборов.

Этот прибор, введенный в строй в 2003 году, способен регистрировать звезды, двигающиеся с угловой скоростью, которая меньше скорости человека, идущего пешком. А прошлой весной на Канарских островах начал работать его брат-близнец HARPS-North. Его задача – наблюдать и анализировать небо северного полушария. 

Однако метод, при помощи которого спектрография позволяет измерять так называемую лучевую скорость звезд, еще ничего не говорит, о какого сорта планете мы собственно ведем речь. Чтобы выяснить это, необходимо провести наблюдение планеты в момент ее прохода (астрономы говорят тогда о «транзите») на фоне «домашней» звезды. Как раз это и должен будет делать первый швейцарский космический телескоп CHEOPS.
 
19-го октября 2012 года Европейское космическое агентство ESA отобрала для реализации именно проект CHEOPS – а всего на рассмотрение было выдвинуто 26 проектов. Телескоп будет, предположительно, запущен в космос в 2017 году и сможет более подробно изучить примерно 500 звезд, о которых точно известно, что они обладают своими собственными планетарными системами.

«Есть ли жизнь на Марсе…»

Однако остается вопрос – что сподвигает ученых исследовать миры, которые находятся так далеко, что никто никогда их не увидит воочию, не говоря уже о путешествии туда, как в фильме «Аватар»? Для Франческо Пепе, конструктора спектрографа HARPS, главную роль здесь играет «вечное чудо потрясения при виде звёздного неба над головой, преклонение перед бесконечным разнообразием иных миров…».

А что с инопланетной жизнью? Ф. Пепе убежден, что «жизнь на иных планетах не может не существовать, особенно если принять во внимание наличие по меньшей мере ста миллиардов галактик, в каждой из которых находится по меньшей мере по сто миллиардов звезд, почти каждая из которых окружена планетными системами. Мир, похожий на земной, обязан существовать при условии такого многообразия».

Пусть эта планета и не была бы точной копией Земли – жизнь на ней тоже могла бы развиться, пусть и при несколько иных условиях. «Кто сказал, что жизнь в ее земной форме – единственный вариант существования жизни вообще? Природа, по счастью, гораздо более изобретательна, чем мы с вами». Но пока все это остается на уровне размышлений. «Мы еще должны найти доказательства этому», — подчеркивает Ф. Пепе.
 
Не нашел решающих доказательств существования инопланетной жизни и Вилли Бенц, ответственный за проект CHEOPS. Однако и он убежден, что жизнь на других планетах должна быть. «Но пока, правда, мое мнение имеет такой же вес, как и мнение любого прохожего», — подчеркивает он.

«Никому пока еще не удалось воссоздать жизнь в пробирке – даже нам на Земле. Поэтому остается открытым следующий вопрос: возникает ли жизнь сразу же при наличии соответствующих условий, или же мы все-таки одиноки во вселенной? И если это так, то тогда возникает следующий очень интересный вопрос – а в чем, собственно, смысл жизни?»

Перевод с немецкого — Игорь Петров. Дата первой публикаци материала — 08 ноября 2012 г.