Но, несмотря на многочисленность экзопланет с вытянутыми орбитами, для землеподобных миров не все еще потеряно. Благодаря меньшей массе и гравитации они намного реже принимают участие в планетном пинболе. Как показывают наблюдения за экзопланетами с радиусами около 2,5 радиусов Земли, чаще всего они движутся по круговым орбитам с незначительным эксцентриситетом. И хотя пока у нас не так много примеров подобных некрупных миров, сам факт их существования указывает на то, что комфортная круговая орбита нашей планеты не является исключением.
Что случилось с пятой планетой в системе Ипсилон Андромеды A? Оказавшись за пределами сферы влияния своей звезды, она сошла с привычной орбиты и превратилась в свободного отшельника.
Глава 11. Блуждающие планеты
Всякий, кто решает описать историю нашей Солнечной системы, сталкивается с одной проблемой: чтобы пазл сложился, приходится допустить потерю одной планеты. Когда под воздействием излучаемого молодым Солнцем тепла испарились последние остатки протопланетного диска, сопротивление газа движению планет прекратилось. Как мы уже видели, на этом их скитания не закончились. Под градом планетезималей орбиты газовых гигантов начали смещаться и пересекаться. В условиях наступившего гравитационного хаоса Уран и Нептун были выброшены на задворки, а Солнечную систему заполонили обломки горных пород.
Несмотря на наличие свидетельств этой бурной планетной юности, таких, например, как изрытая кратерами поверхность Луны, восстановить точную картину, как это ни странно, весьма трудно. Трудность эта связана со своенравием Юпитера, который вел себя как гигантский «громила». При попытке смоделировать движение планет в ту эпоху выясняется, что из-за колоссальной гравитации этого великана один из его соседей должен был вылететь во внешнее пространство, и в планетной системе должно было стать на одного газового гиганта меньше. Что, если все так и было на самом деле?
Оказывается, что виртуальные модели, исходящие из того, что газовых гигантов изначально было пять, более точно и убедительно воспроизводят эволюцию Солнечной системы, чем модели с четырьмя имеющимися гигантскими мирами. Согласно этим моделям, пятая планета могла сформироваться сразу за Сатурном. Размером она была схожа с двумя ледяными мирами — Ураном и Нептуном. Когда началась хаотичная перетасовка планет, этот пятый мир оказался слишком близко к Юпитеру, который безжалостно вытолкнул его из Солнечной системы. После этого тот утратил всякую связь с нашим Солнцем, и потому мы никогда не узнаем наверняка, был ли в Солнечной системе пятый газовый гигант. Оказавшись в межзвездном космическом пространстве, планета стала блуждающей.
Два самых эффективных способа охоты на планеты — метод лучевых скоростей, состоящий в поиске заметных колебаний в движении звезды, и транзитный метод, заключающийся в обнаружении падения яркости звезды. Недостаток обоих в том, что у планеты должна быть звезда. Блуждающая планета — это мир-сирота, который не обращается вокруг звезды. Поэтому нет никакого регулярно, периодически повторяющегося явления, которое бы указывало, подобно маяку, наличие этих бездомных бродяг в нашей Галактике. Искать их приходится с помощью двух оставшихся способов — гравитационного микролинзирования и прямого наблюдения.
Астрономы любят строить телескопы на вершинах вулканов, что непосвященным может показаться странным. Объясняется это просто: например, благодаря сухому и неподвижному воздуху с горных вершин на Гавайях открывается лучший вид на ту часть неба, которая видна в Северном полушарии. Нигде больше в мире нет такого вида. То обстоятельство, что под этими горами бурлят вулканы, кажется небольшим неудобством.
Вулкан Халекала («Дом Солнца») занимает большую часть площади острова Мауи в Гавайском архипелаге. На его вершина размещается телескоп Pan-STARRS с диаметром зеркал 1,8 м. Задача этого аппарата, название которого расшифровывается как «Оперативно развертываемая система телескопов панорамного обзора» (PANoramic Survey Telescope And Rapid Response System), заключается в проведении съемки видимого неба несколько раз в месяц. За столь широкий охват приходится платить меньшим разрешением, чем при наблюдении, направленном на обнаружение чего-то конкретного, но оно отлично подходит для обнаружения движущихся объектов. Анализ быстро проходящих изменений в небе дает возможность обнаруживать астероиды и кометы, которые могут угрожать Земле. Чтобы оценить грандиозный масштаб собираемой с помощью Pan-STARRS базы изображений, достаточно представить, что каждую ночь ее объем увеличивается на величину, сопоставимую с 60 000 фотографий, сделанных на камеру смартфона. Вот в этом-то массиве информации и был найден странный объект.
Pan-STARRS задумывался как инструмент для обнаружения астероидов. Однако колоссальный объем собираемых им данных является ценным ресурсом для многих проектов. Например, он использовался при поиске методом прямого наблюдения так называемых «коричневых карликов», звезд с очень маленькой массой. У этих тусклых объектов не хватает массы для запуска процесса горения водорода в их ядре, но при этом они являются источником характерного слабого теплового излучения в красном диапазоне. Однажды в объектив камер попал объект, который был краснее, чем любой другой известный нам коричневый карлик.
Этот источник нетипичного красного свечения, находившийся на расстоянии 80 световых лет от Земли, получил обозначение PSO J318.5–22. PSO — сокращение от Pan-STARRS1 Object (объект Pan-STARRS1), а цифры указывают на координаты объекта на небе. Сравнение тусклого красного света, излучаемого PSO J318.5–22, со светом, излучаемым известными звездами и планетами, показало, что он намного ближе к свету молодой планеты, чем к свету известных коричневых карликов. А если это действительно планета, каково ее происхождение?
Отсутствие поблизости звезды, вокруг которой планета могла бы обращаться, означало, что PSO J318.5–22 в полном одиночестве свободно перемещается по космическому пространству. Впрочем, неподалеку от блуждающего мира находилось скопление звезд, известное как Бета Живописца. Это часть созвездия Живописец. Группа располагается вблизи PSO J318.5–22, двигается с сопоставимой скоростью и также является молодой. Кроме того, по крайней мере у двух входящих в нее звезд, согласно имеющимся данным, есть гигантские газовые планеты.
Сравнение с возрастом звезд в Бета Живописца показывает, что возраст PSO J318.5–22 составляет приблизительно 12 млн лет. Как известно, протопланетный
