Первые кадры: Портрет планеты в юности
Главная новизна здесь в том, что до сих пор — несмотря на то, что известны уже сотни далеких экзопланет — все они были открыты лишь по косвенным признакам. Как правило, точные измерения светимости далекой звезды позволяют отметить слабые периодические изменения, которые вызывает планета, время от времени проходящая между звездой и нами. И Fomalhaut b стала первой, которую удалось заснять непосредственно.
Может, она не самая необычная и не самая интересная — на фоне, скажем, очень молодой экзопланеты, появившейся уже в нашей эре («Эмбрион планеты»), или экзопланеты, сумевшей выжить после того, как была поглощена звездой («Воля к жизни») — но зато первая, которую мы просто увидели.
Ее материнская звезда называется Fomalhaut и находится в созвездии Южная Рыба (Piscis Australis) — это одна из ярких звезд южного полушария. В 1980-х инфракрасный орбитальный телескоп IRAS открыл вокруг нее впечатляюще яркое и обширное облако пыли. Несмотря на это, ученые рассматривали Fomalhaut в качестве одного из весьма перспективных кандидатов для поисков экстрасолнечных планет.
В 2004 г. к ее исследованиям был привлечен телескоп Hubble, который ведет наблюдение в оптическом диапазоне. На звезду была направлена бортовая камера HRC, оснащенная коронографом — инструментом, способным «прикрывать» наиболее яркие участки картинки, чтобы те не «слепили» чувствительную матрицу и появилась возможность увидеть менее яркие объекты.
На этой картинке (взгляните на иллюстрацию слева) уже можно было различить, что облако пыли представляет собой диск примерно 35 млрд км в поперечнике. Судя по всему, он во многом аналогичен поясу Койпера на самых дальних границах Солнечной системы, где скапливаются массы обледеневших фрагментов, небольших фрагментов, обломков и карликовых планетоидов (скорее всего, именно отсюда, получив из-за какой-нибудь случайности сильный импульс, прилетают в наши края хвостатые кометы).
Год спустя, проанализировав внимательно эту картинку, группа астрономов во главе с Полом Каласом (Paul Kalas) выдвинула предположение о том, что часть этого пылевого диска испытывает гравитационное влияние от объекта — предположительно, планеты — лежащего между звездой и внутренней границей диска. Вскоре к сходным выводам пришли и некоторые другие ученые.
Действительно: во-первых, центр пылевого кольца слегка смещен, что может вызываться притяжением массивной планеты. Во-вторых, уж очень резко обрывается оно на внутренней своей стороне — весьма вероятно, что то же притяжение планеты «затягивает» все мелкие частицы в этой области, действуя, как «гравитационный пылесос». Достаточно вспомнить такую же резкую внутреннюю границу пояса Койпера в Солнечной системе: ее так же «пылесосит» Нептун (взгляните на схему слева).
И — наконец, узнав всю предысторию, мы пришли к собственно истории — новый снимок, сделанный великим Hubble, показал: планета есть, и ее можно увидеть даже в оптическом диапазоне. Остроглазый телескоп разглядел едва заметную яркую точку в 2,9 млрд км от внутренней границы пылевого кольца — это планета.
«Наблюдения Hubble стали действительно долгожданными. Светимость планеты Fomalhaut b примерно в миллиард раз меньше, чем у ее звезды, и поиски ее мы начали еще в 2001, — говорит Пол Калас. — Вообще система Fomalhaut — это непрерывная череда сюрпризов. Вспомнить хотя бы открытие поразительного пылевого кольца, интереснейший анализ его структуры — а теперь и находку предсказанной планеты».
Снимки Hubble показали, что планета движется по весьма протяженной орбите вокруг звезды, облетая ее на дистанции около 17,2 млрд км — примерно вдесятеро дальше, чем расстояние от Солнца до Сатурна.
В установлении массы Fomalhaut b снова помогло то же пылевое кольцо — верней, то влияние, которое планета оказывает на него.
Судя по всему, вес планеты примерно втрое больше, чем у нашего Юпитера. Это, конечно, немало, но все-таки несравнимо с гигантами, о которых мы рассказывали (13 юпитеров — «Звездный мамонт» и 20 юпитеров — «Сверхпланета или недозвезда?») — если б такие великаны оказались на месте Fomalhaut b, они попросту разрушили бы яркий и по-своему прекрасный пылевой диск. По крайней мере, так показывают результаты компьютерного моделирования.
Сама система звезды Fomalhaut еще совсем молода — каких-то 200 млн лет, в ней идет активный процесс формирования планет (отсюда и протопланетный газопылевой диск). Соответственно, молода и планета — она наверняка еще не остыла и должна быть прекрасно видимой в инфракрасном диапазоне. Однако, пока все попытки «увидеть» Fomalhaut b с помощью наземных ИК-телескопов пока неуспешны. Этот факт также может говорить о том, что планета велика, но не чересчур: обычно самые колоссальные планеты являются и очень горячими.
Однако яркость планеты все-таки превышает то, что можно ожидать исходя из ее массы. Возможно, дело в том, что у нее имеется яркое кольцо ледяных обломков, как у Сатурна.
По расчетам группы Питера Каласа, полный круг по своей орбите (Fomalhaut b была снята в 2004 и 2006 годах, что позволило установить скорость ее движения) планета совершает за 872 земных года. За год для наших телескопов она смещается всего-то на 0,425 угловой секунды — величина, которую имеет 10-копеечная монетка с расстояния 8 км.
Сама звезда Fomalhaut не только моложе, но и примерно в 16 раз ярче, чем Солнце. Соответственно, несмотря на бОльшие размеры ее системы в сравнении с нашей, звезда подогревает значительно более далекие расстояния. К примеру, «точка замерзания» в Солнечной системе удалена от Солнца где-то на 800 млн км, а в системе Fomalhaut — примерно на 3 млрд км от звезды. Впрочем, такую высокую активность термоядерный синтез в недрах этой звезды сохранит лишь в ближайший миллиард лет. И вряд ли стоит даже надеяться на то, что здесь будет жизнь — если вы об этом подумали.
По пресс-релизу NASA