Не «Кеплером» единым
Сегодня нам известна 3 371 подтверждённая экзопланета. Из них 2 327 (69%) приходятся на космический телескоп Kepler, который пока является главным инструментом для поиска экзопланет. Он был создан именно для этой задачи. Но хотя «Кеплер» хорошо умеет находить экзопланеты, его возможностей не всегда достаточно для более детального их изучения. И в этом могут быть полезны совсем другие телескопы.
Как вы знаете, существует несколько методов обнаружения экзопланет. Чаще всего используются транзитный и метод радиальных скоростей. Прошло уже 20 лет с момента обнаружения первой экзопланеты (51 Пегаса b), вращающейся вокруг звезды, близкой по характеристикам к Солнцу. Особенно урожайным на обнаруженные экзопланеты оказался текущий год, хотя он ещё далёк от завершения. Данные по состоянию на май:
Скорость обнаружения растёт по мере совершенствования методов наблюдения и анализа, а также благодаря увеличению продолжительности наблюдений одних и тех же объектов. То есть с накоплением статистики происходит подтверждение наличия экзопланет у тех или иных звёзд. В частности, нашего решения ожидают ещё 4 696 светил.
Вторая жизнь «Кеплера»
Однако у любой техники есть определённый ресурс, и когда в мае 2013 году у «Кеплера» отказал второй из четырёх гироскопических маховиков, подошла концу первая фаза программы наблюдений, потому что с двумя оставшимися маховиками телескоп уже не мог долго удерживать «прицел» на какую-то конкретную точку пространства.
Инженеры смогли переориентировать «Кеплера» так, чтобы он выполнял наблюдения в плоскости Солнечной системы. И теперь он выполняет миссию К2, также известную под названием Second Light.
В рамках этой миссии «Кеплер» изучает новые планеты, вращающиеся вокруг своих звёзд с коротким периодом обращения. И хотя вряд ли среди них будут найдены обитаемые, всё же получаемые данные имеют большое значение для понимания формирования планет. В то же время миссия К2 позволяет открывать и новые объекты, ранее находившиеся вне пределов поля зрения телескопа — от звёздных систем до сверхновых в дальних галактиках.
Но раз «Кеплер» теперь имеет ограниченную функциональность, то какие ещё инструменты способны обнаруживать и изучать экзопланеты? С чьей помощью мы можем продолжить поиски внеземной жизни? Вот лишь некоторые интересные телескопы.
Minerva
Миниобсерватория «Минерва» (MINERVA, MINiature Exoplanet Radial Velocity Array) расположена на горе Хопкинс, США, и действует с мая 2015 года. Она создана с целью поиска планет наподобие Земли, а также «суперземель» в обитаемых зонах других звёздных систем. Обсерватория представляет собой массив из четырёх роботизированных телескопов, способных:
- точно измерять спектр достаточно ярких звёзд для последующего анализа методом радиальных скоростей,
- а также выполнять фотометрию, то есть измерять разность в яркости свечения для последующего анализа транзитным методом.
Несмотря на скромные размеры и расположенность на поверхности планеты, преимущество «Минервы» заключается в её специализированности. Каждую ясную ночь её телескопы выполняют одну и ту же задачу — ищут признаки наличия экзопланет в иных звёздных системах. Конечно, успехи «Минервы» куда скромнее по сравнению с «Кеплером», с её помощью удалось открыть всего лишь несколько десятков планет. Но зато они расположены достаточно близко и их можно исследовать гораздо подробнее, что является огромным преимуществом для учёных, ищущих обитаемые миры.
Gaia
Это космический телескоп, запущенный в декабре 2013-го Европейским Космическим Агентством. Перед ним стоит масштабная задача: за первые пять лет эксплуатации точно измерить координаты, дистанции и траектории движения около одного миллиарда звёзд.
Помимо этого, «Гайя» будет использоваться для создания трёхмерной карты почти 1% всех звёзд Млечного Пути. Считается, что чувствительность приборов обсерватории столь высока, что это позволит обнаруживать десятки тысяч новых экзопланет методом радиальных скоростей. Хотя надо сказать, что большинство из них будут расположены так далеко, что нам вряд ли в обозримом будущем удастся получить более-менее подробные сведения об этих планетах. С другой стороны, ничто не мешает с помощью «Гайи» попытаться отыскать обитаемые планеты неподалёку от Солнечной системы.
TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite)
Ещё один космический телескоп, наследник «Кеплера». Его запуск запланирован на 2017 год, и в первые два года эксплуатации спутник будет заниматься поиском экзопланет транзитным методом. Однако, в отличие от «Кеплера», TESS будет «специализироваться» на самых ярких относительно недалеко расположенных звёздах, последовательно исследуя весь небосклон с помощью четырёх камер.
В первую очередь телескоп будет искать планеты наподобие Земли, расположенные в зонах обитаемости. В будущем они будут подробнее исследованы с помощью ещё только создаваемых мощных инструментов, например, телескопа Джеймса Уэбба или Гигантского Магелланова телескопа.
Планируется исследовать с помощью TESS около 500 000 звёзд, вокруг которых, по оценкам, могут быть обнаружены тысячи планет. Поскольку телескоп будет работать только с яркими звёздами, то это облегчит их дальнейшее исследование наземными обсерваториями.
JWST (Телескоп Джеймса Уэбба)
Этот космический телескоп часто называются наследником «Хаббла» и «Спитцера». В процессе разработки JWST возникали многочисленные трудности, из-за которых запуск сдвинулся с 2011 на 2018 год.
JWST будет обладать зеркалом, диаметром в 2,7 раза больше, чем у «Хаббла». Оно будет принудительно охлаждаться до очень низкой температуры ради повышения чувствительности в инфракрасном спектре.
Гигантский Магелланов телескоп (Giant Magellan Telescope, GMT)
ГМТ планируется ввести в строй в 2020 году, он будет расположен в Чили и войдёт в комплекс обсерватории Лас Кампанас. Общий диаметр его составного зеркала составит 25 метров, и по светочувствительности он далеко превзойдёт все существующие оптические телескопы. В частности, он будет в 10 раз более светочувствительным, чем «Хаббл», которому, в отличие от ГМТ, не мешает земная атмосфера. Благодаря этому телескоп позволит добиться революционных, как бы пафосно это ни звучало, результатов в поиске и изучении экзопланет.
При обнаружении планет, похожих по параметрам на Землю, с помощью входящего в состав ГМТ спектрографа можно будет анализировать спектральный состав их атмосферы, выискивая следы кислорода и метана, которые могут быть признаком наличия жизни.
Тридцатиметровый телескоп (Thirty Meter Telescope, TMT)
Ещё более впечатляющая, чем ГМТ, конструкция. Пока что телескоп находится в стадии проектирования, но если его всё же построят, то диаметр многосоставного зеркала составит 30 метров. Считается, что светочувствительность будет в 10–12 раз выше, чем у «Хаббла». Так что от него можно ожидать результатов как минимум не хуже, чем у ГМТ.
Европейский чрезвычайно большой телескоп (European Extremely Large Telescope, E-ELT)
Крупнейший из запланированных к постройке телескопов на сегодняшний день. Его возведут тоже в Чили, в пустыне Атакама. Колоссальное 39-метровое многосоставное зеркало сделает телескоп в 15 раз более светочувствительным, чем «Хаббл». Правда, ожидать завершения строительства придётся ещё лет 10, если не будет проблем с финансированием проекта. Трудно пока предположить, какие открытия удастся сделать с помощью такого гигантского телескопа.
Где все?
В последние годы с новой силой вспыхнули споры о том, является ли жизнь редким или частым явлением во Вселенной.
Согласно точке зрения об уникальности Земли, науке крайне трудно объяснить происхождение жизни. Сторонники этой теории считают, что в древности на нашей планете сложилась неповторимое сочетание факторов, давшее начало жизни, и вряд ли такое произошло где-то ещё.
Идея грустная, и потому многие придерживаются мнения, что жизнь всё же весьма распространена во Вселенной. Согласно экспериментам, некоторые бактерии способны сохранить жизнеспособность в космическом пространстве, а значит есть вероятность, что жизнь на Земле появилась извне, занесённая метеоритом. Кто знает, вдруг в результате одного из мощнейших столкновений, которых было немало в истории нашей планеты, земные микроорганизмы были занесены на другие планеты Солнечной системы? Вдруг мы найдём их следы в осадочных породах Марса?
Но даже если теория панспермии несостоятельна, это ещё не доказывает правоты сторонников версии об уникальности Земли. В любом случае, все наши усилия по поиску и анализу экзопланет диктуются, в первую очередь, верой в наличие жизни на других планетах. И совершенствование инструментов наблюдения — введения в строй новых наземных и орбитальных телескопов — даст нам возможность подтвердить или опровергнуть обе теории о распространённости жизни. Но даже если мы никого не найдём, то станем лучше понимать механизмы возникновения и эволюции планет. И это лишне напоминание о том, как нам повезло жить на «маленькой голубой точке».
