Знание-сила, 2004 № 07 (925)

По «теории приращения», система с газовыми гигантами вроде нашей Солнечной — это космическая редкость, а по «теории нестабильности», такие планетные системы, как Солнечная, являются типичным результатом одновременного интенсивного зведообразования. Понятно, что первый вывод уменьшает, а второй, напротив, подкрепляет надежду встретить в космосе другие планетные системы, подобные нашей, а в них — и другую жизнь.

Эти теории объясняют, однако, лишь появление внесолнечных планет третьей группы, которые Лафлин назвал «долгопериодическими малоэксцентрическими Юпитеро-Сатурнами». По этим теориям, такие планеты рождаются в центральной части газопылевого диска и должны вращаться, как и он, по круговой (или почти круговой) орбите в приличном отдалении от своей звезды. Откуда же тогда берутся гиганты, которые крутятся, как безумные, почти вплотную к своим звездам, разогреваясь в десятки раз сильнее Юпитера, или, напротив, уходят далеко-далеко по узким вытянутым эллипсам, похожим, скорее, на орбиты комет, а не планет?

По этому поводу тоже было выдвинуто много разных гипотез. Замечательная «Энциклопедия внесолнечных планет» перечисляет как минимум пять.

В любом случае, и это самое важное, гигантские протопланеты не остаются в том месте, где они образовались. Они начинают «мигрировать», то есть перемещаться по диску. Эта миграция может быть направленной внутрь диска или наружу, к его периферии. Она может также быть хаотической, когда несколько массивных планет совершают сложный гравитационный танец друг вокруг друга.

Конечные результаты всех этих миграций тоже могут быть самыми разными. В одних случаях планета оказывается вблизи своей звезды и становится «горячим Юпитером». Ее движение замедляется гравитационными приливными силами звезды. Постепенно тормозясь, планета может перейти на спиральную траекторию и в конечном счете упасть на звезду и сгореть в ее недрах. Впрочем, компьютерные модели показали, что есть и другая возможность: в некоторых благоприятных случаях приливные взаимодействия планеты и звезды могут надолго стабилизировать орбиту горячего Юпитера почти вплотную к звезде.

Кто знает, не являются ли горячие Юпитеры «типа 51-й Пегаса», замеченные земными телескопами, теми обреченными, которых астрономы обнаружили на последнем этапе их жизни в процессе падения на звезду? А может, это те горячие гиганты, которым удалось стабилизироваться на близкой орбите, те счастливчики, которым повезло? Может, и наш Юпитер — такой случайный счастливчик, а до него несколько других околосолнечных гигантов уже исчезли в солнечных недрах? Все эти гадания стали вдруг до жути осязаемыми, когда совсем недавно земные телескопы зарегистрировали, что прежде тусклая звезда в созвездии Единорога вдруг Трижды подряд вспыхнула в сотни тысяч раз ярче Солнца. По мнению астрономов, эти вспышки как раз и были результатом последовательного проглатывания звездой трех своих ближайших планет-гигантов (впрочем, в данном случае в результате «распухания» самой звезды).

Результаты хаотических блужданий гигантов в планетной системе могут быть не менее трагическими, даже если эти планеты не кончают жизнь в недрах своих звезд. В лучшем случае они существенно меняют место жительства, порой устраиваясь в конце концов довольно далеко от места рождения. Так, недавно в журнале «8с1епсе» были опубликованы результаты расчета астрономов Левисона и Морбиделли, которые показали, что наш Нептун родился значительно ближе к Солнцу, чем находится сейчас, и что его нынешнее положение — результат постепенной миграции наружу. Более того, те же расчеты приводят к выводу, что Нептун двигался на периферию Солнечной системы не в одиночестве, а толкая перед собой огромную массу твердых глыб, успевших образоваться рядом с ним, и эти глыбы, вытолкнутые за пределы орбиты нынешнего Плутона, образовали там нынешний «Пояс Койпера» (одним из ближайших представителей которого являются сам Плутон и его спутник Харон, а также недавно открытые астрономами 200 с лишним койперовских ледяных обломков; всего их, как считается, миллионы).

Ну, и наконец, гравитационные взаимодействия гигантских планет друг с другом могут привести не только к изменению орбиты и к значительному смещению планеты от места ее рождения, но даже — в самых резких случаях взаимодействия — к выбросу одной или нескольких новообразующихся планет из данной системы. И действительно, несколько лет назад астрономы открыли в космосе первые «планеты-сироты», блуждающие вдали от всяких звезд, не согреваемые их светом. Сегодня таких «одиноких планет» обнаружено уже довольно много, в основном в звездных скоплениях, и это говорит, что выброс планет из звездных систем отнюдь не является редким событием.

Моделируя далекое прошлое Вселенной и, в частности. Солнечной системы, астрофизики должны хорошо представлять себе; какие химические элементы они вправе выбрать, а какие нет. В 2003 году Кэтрин Лоддерс из Вашингтонского университета составила в помощь коллегам новую периодическую таблицу элементов — так называемую космохимическую систему элементов Солнечной системы, распределив их по частоте распространения и температуре конденсации.

Собранные ею сведения о многих жизненно важных элементах, например, углероде, кислороде и азоте, заметно отличаются от прежних показателей, кочевавших из одной популярной книги в другую. Теперь они исправлены по данным последних наблюдений. Так, прежде считалось, что 15 процентов всего кислорода содержится в виде различных соединений в составе горных пород.

По уточненным данным, зто количество достигает 23 процентов. Так что для образования льда, без которого немыслимы ни кометы, ни планеты, ни луны на периферии Солнечной системы, в распоряжении природы имелось гораздо меньше свободного кислорода, чем считалось прежде. Теперь, составляя модели формирования Солнечной системы, нельзя не учитывать этот факт.

Планеты Солнечной системы, расположенные по размеру: от большой н маленькой. Самар маленькая - новооткрытая десятая планета Седна.

Нынешний год начался с крупного астрономического открытия. Американский космический телескоп «Спицер» обнаружил, по всей видимости, десятую планету Солнечной системы. Сейчас она находится в 13 миллиардах километров от Солнца и, совершая оборот вокруг него за 10500 лет, движется по очень вытянутой эллиптической орбите. Ее максимальное удаление от Солнца составляет 130 миллиардов километров. Новая планета — ее назвали Седной в честь эскимосской богини океана — располагается в так называемом поясе Койпера. Закончатся ли на этом открытия? По предположению американского астронома Джона Матезе, еще дальше от Солнца, в облаке Оорта, и должна была находиться десятая планета Солнечной системы, которой теперь суждено стать одиннадцатой.

Рафаил Нудельман

Десятая планета

Открытие далеких внесся нечных, в том числе блуждающих, «бездомных» планет, позволяет по-новому взглянуть на проблемы сравнительно ближнего космоса — Солнечной системы с ее окрестностями.

На дальних границах нашей Солнечной системы, на расстоянии от 20 до 50 тысяч астрономических единиц от Солнца (то есть в 20 — 50 тысяч раз дальше Земли), нашу систему окружает сферическое облако протопланетных тел — остатков эпохи образования Солнца и внутренних планет Это скопление называется «облаком Оорта» по имени своего первооткрывателя, голландского астронома Яна Хендрика Оорта (который, кстати, первым доказал и вращение Млечного Пути как целого).

Небольшие тела, составляющие это облако (полагают, что их там более триллиона с общей массой, примерно равной массе Юпитера!), медленно, с периодом в миллионы лет вращаются вокруг Солнца, которое оттуда выглядит как самая яркая точка на вечно темном небосводе. Сегодня считается, что именно оттуда, из облака Оорта, время от времени вторгаются в Солнечную систему некоторые из составляющих его тел — скопление каменных и ледяных обломков, из которых по мере их приближения к Солнцу и разогревания выделяется газ, образующий гигантский, направленный в сторону от Солнца хвост.