Удивительная астрономия

Карликовые планеты и транснептуновые объекты являются одними из самых загадочных тел в Галактике по причине своих малых размеров. За этими объектами трудно следить, они почти не поддаются изучению. Помимо ничтожных размеров, есть и другая причина, по которой ученым сложно изучить мир малых планет. Эта причина – расстояние и причудливая орбита. Большие планеты по отношению друг к другу расположены кучно, их орбиты имеют почти круглую форму и лежат в одной плоскости. Орбиты малых и карликовых планет имеют форму овала (эллипса) и порой наклонены к плоскости больших планет.

Но даже если ученым удастся преодолеть это препятствие и вычислить идеально точный маршрут для автоматической станции, потребуется немалый срок, чтобы добраться до какого-нибудь из этих объектов. Большинство малых и карликовых планет удалены от нас на чудовищное расстояние. Например:

– до Цереры (расстояние 413,7 млн км) лететь 10 месяцев;

– до Плутона (5906,4 млн км) – 10 лет;

– до Эриды (10,2 млрд км) – примерно 20 лет.

Таблица 1

Некоторые малые и карликовые планеты Солнечной системы

Карликовые и малые планеты за пределами Солнечной системы и вовсе неизвестны. Каковы они там? Удобны ли они для колонизации? Пригодны ли для жизни? На эти вопросы наука пока не знает ответа, потому что легче всего обнаружить и исследовать исполинские экзопланеты.

Планеты-гиганты

Гиганты на сегодня являются самыми исследованными обитателями «вселенского зверинца». Гигантом является ближайшая к Земле экзопланета, которая обращается вокруг оранжевой звезды Эпсилон Эридана, что в 10,5 светового года от Солнечной системы. По массе этот объект в полтора раза превосходит Юпитер и имеет орбиту с радиусом в 3,4 астрономической единицы (510 млн км). Самая далекая из известных экзопланет – MOA-2008-BLG-310L b , лежащая в 23 807 световых годах от нас, тоже относится к гигантам. Она весит чуть меньше Сатурна.

Впрочем, это не дает экзопланетам привилегий, так что ни одна из них пока не носит «нормального» имени. В названиях экзопланет записывается имя или номер звезды-«хозяйки», а затем ставится строчная латинская буква. Если планета обнаружена у этой звезды впервые, то пишется буква b . При открытии новых объектов в этой планетной системе им присваиваются по порядку буквы c, d и т. д.

Скажем, такое название, как OGLE-2006-BLG109L с , можно расшифровать следующим образом: это планета, которая была открыта второй по счету у звезды из каталога небесных светил OGLE. Заглянув в каталог, несложно узнать, что звезда-«хозяйка» находится в созвездии Стрельца на расстоянии 4900 световых лет от нас. К слову, приведенная в качестве примера планета тоже является гигантом, она достигает по весу 75 % массы Сатурна.

Всех космических исполинов условно можно разбить на две группы – «газовые гиганты» и «ледяные великаны». К газовым гигантам относятся сверхмассивные планеты, которые образованы в основном водородом и гелием. Водород и гелий замерзают лишь при очень низких температурах, которые нечасто встречаются даже в глубинах космоса. Поэтому на таких планетах водород и гелий образуют густую атмосферу, которая с глубиной сгущается, постепенно превращаясь в сплошной океан. Этот океан вязкой массой обволакивает твердое центральное ядро, в котором из-за высоких давлений водород превратился в металл, подобный железу. В Солнечной системе есть две такие планеты: Юпитер и Сатурн.

Ледяные великаны чуть менее массивны, хотя они тоже гораздо крупнее Земли. Их название означает, что они сложены главным образом из более тяжелых веществ, чем водород и гелий, а точнее – из воды, метана, аммиака и тому подобных соединений, которые способны образовывать лед на поверхности этих планет. В пределах Солнечной системы к ледяным великанам относятся две самые далекие из больших планет – Уран и Нептун.

О свойствах исполинских экзопланет астрономы судят в основном по этой четверке гигантов из нашей планетной системы. Однако сделать правильные выводы не всегда удается. Дело в том, что в Галактике очень часто встречаются совершенно особенные, не известные в Солнечной системе гиганты, которые находятся слишком близко к звезде-«хозяйке». Напомним, что такие планеты астрономы назвали «горячими юпитерами»: эти гиганты велики, как Юпитер, но гораздо горячее его из-за близкого положения к светилу.

Любопытно, что горячие юпитеры всегда повернуты к своей звезде только одним полушарием. Видимо, на нем царит адская жара, тогда как второе полушарие – зона мрака и холода. По всей вероятности, это заметно влияет на погоду, в том числе на формирование полос облачности. Каждый, кто видел Юпитер, замечал на нем около 20 цветных полосок. Это пояса облачности, сложенные атмосферными потоками, облаками и мощными грозовыми тучами. На горячих юпитерах число таких полос будет очень мало, нередко около трех. Зато облачные пояса здесь окажутся невероятно широкими.

Таблица 2

Планеты-гиганты Солнечной системы

С полной уверенностью можно сказать лишь то, что у большинства планет-гигантов удастся обнаружить кольца. Хотя люди даже в телескопы долгое время видели кольца только у Сатурна, на самом деле, как показали космические фотографии и специальные наблюдения, «окольцованы» все четыре гиганта Солнечной системы.

Пояса облачности на Юпитере

Каждое кольцо представляет собой скопление космического мусора, то есть мелких астероидов, метеороидов и пыли. После Сатурна следующим по мощности и окраске колец идет Уран. Нептун и Юпитер обладают слабенькими, тонкими колечками, которые не удалось бы рассмотреть без помощи автоматических межпланетных станций.

Другой факт, который заранее известен науке о гигантских экзопланетах, касается наличия у них спутников. Все гиганты солнечной системы обладают многочисленной «свитой», причем некоторые из этих сателлитов настолько велики по размерам, что сопоставимы с планетами земной группы – Меркурием и Марсом. Столь внушительные спутники принято называть планемо (сокращение от англ. planetary mass object – «объект планетарной массы»). Рассказ о них – в одной из следующих глав.Весьма редкими среди гигантских экзопланет Галактики являются «очень горячие юпитеры». Радиус их орбиты невероятно мал; такие объекты находятся ближе к своим звездам, чем Меркурий к Солнцу. Изза этого у подобных планет отсутствуют верхние слои атмосферы: газ просто снесен потоком звездного излучения. Типичный представитель группы – OGLETR-56 b . Расстояние между планетой и ее звездой (желтым карликом, как и Солнце) составляет всего 6000 км. Почти столько же отделяет Москву от Владивостока. Неудивительно, что гигантская планета крутится с невероятной скоростью, здесь один год проходит за день: полный оборот совершается за 29 часов.

...

Астрономы предполагают наличие в Галактике совершенно особых планет, названных хтоническими . Хтоническая планета представляет собой бывший горячий юпитер, который полностью лишился газовых оболочек, так что от всей планеты уцелело лишь твердое ядро. Некоторые особенности Земли указывают на то, что она в далеком прошлом могла быть газовым гигантом. То есть мы сегодня живем на поверхности ядра исчезнувшего юпитера.

Наряду с горячими юпитерами астрономам известны и горячие нептуны , то есть гигантские планеты, по размерам похожие на Нептун, но при этом расположенные слишком близко к своей звезде (гораздо ближе 1 астрономической единицы) и поэтому нагретые до 600 °C и более. Таких экзопланет в Галактике должно быть немало.

Исследования показали, что две планеты вокруг оранжевой звезды HD 69830 скорее всего являются горячими нептунами. Есть предположение, что и третья планета из системы HD 69830 тоже относится к этому типу больших планет. Первые две, которые не вызывают сомнений, обладают массами в 10,5 и 12 раз большими, чем масса земного шара. Для сравнения: Нептун в 17, а Уран в 14 раз тяжелее Земли. Система удалена на 41 световой год от нашей.