Пригодная для развития жизни планета в системе Gliese 581
( иллюстрация Lynette Cook ).

_ Группа астрономов из Калифорнийского университета в Санта-Крусе, Вашингтонского института Карнеги, Гавайского университета в Маноа и Университета штата Теннесси ( все — США) зарегистрировала две новые экзопланеты в системе красного карлика Gliese 581, одна из которых находится в центре обитаемой зоны своей звезды.

Напомним: обитаемой зоной называют ту область пространства, в которой на поверхности планеты земного типа может сохраняться вода в жидком виде.

Gliese 581 находится на расстоянии двадцати световых лет от Земли в созвездии Весов. Звезда изучена довольно хорошо: в её системе ранее были найдены четыре экзопланеты, причём Gliese 581 c лежит на «горячей» границе обитаемой зоны, а Gliese 581 d — на противоположной, «холодной» стороне.
Часть специалистов считает, что последняя планета могла бы поддерживать существование жизни, если бы имела развитую атмосферу, обеспечивающую мощный парниковый эффект; большинство астрономов, впрочем, относится к этим предположениям скептически.

_ Новые объекты были обнаружены в ходе обработки данных 11-летних наблюдений светила, выполненных с помощью спектрометра HIRES гавайского телескопа Кек I. HIRES, спроектированный одним из авторов работы Стивеном Фогтом ( Steven Vogt ), позволяет оценивать лучевую скорость звезды, периодические изменения которой выявляют гравитационное воздействие планет. «Отыскать такую экзопланету очень трудно, — говорит г-н Фогт. — Каждое измерение лучевой скорости — это один вечер работы с телескопом, а нам понадобилось более 200 отсчётов». Для того чтобы увеличить количество измерений (их общее число оказалось равно 238), исследователи объединили свои данные с опубликованными ранее результатами наблюдений Gliese 581 в рамках проекта HARPS.

Астрономы также проводили систематические фотометрические наблюдения звезды. «Фотометрия даёт возможность убедиться в том, что колебания лучевой скорости связаны именно с близлежащими планетами, а не со звёздной активностью», — поясняет другой участник работ Грегори Генри ( Gregory Henry ).

Как уже было отмечено выше, одна из новых планет, Gliese 581 g, расположена очень удачно: она движется по орбите, незначительно отличающейся от круговой, с большой полуосью в 0,146 а. е. и совершает один оборот
за 36,6 дня. Скорее всего, одна сторона Gliese 581 g всегда повёрнута к звезде и постоянно освещается, а вторая погружена в темноту; нетрудно догадаться, что наиболее благоприятные для развития жизни условия создаются на границе света и тени. Средняя температура поверхности планеты должна лежать в интервале от –31 до
–12 ˚C.

+ Массу Gliese 581 g авторы оценили в 3,1–4,3 земной: такие значения соответствуют «каменистой» планете, вполне способной удержать свою атмосферу. Если предположить, что по своему внутреннему строению Gliese 581 g напоминает нашу планету, то её диаметр должен равняться 1,2–1,5 земного. Ускорение свободного падения на поверхности также, вероятно, соответствует земному и находится на уровне 1,1–1,7 g.

Учёные отдельно отмечают то, что пригодная для развития жизни планета была обнаружена чрезвычайно быстро и на небольшом удалении от Земли. «Если бы таких объектов было мало, нам бы пришлось искать ещё очень долго, — заключает г-н Фогт. — Я думаю, они встречаются в 10–20 процентах всех планетных систем. Умножьте это на сотни миллиардов звёзд Млечного Пути — и вы получите очень большое число».

Вторая новая планета, Gliese 581 f, менее интересна. Она как минимум в семь раз превосходит Землю по массе, перемещается по орбите с большой полуосью в 0,758 а. е. и совершает оборот за 433 дня.

О своих открытиях рассказывают Стивен Фогт и ещё один участник исследования
Пол Батлер ( Paul Butler ):

_ Сравнение системы Gliese 581 и Солнечной системы. На нижнем изображении синей, зелёной и красной пунктирными линиями показаны орбиты Земли, Венеры и Меркурия. ( Верхняя иллюстрация: Zina Deretsky, National Science Foundation. Нижняя иллюстрация взята из The Astrophysical Journal. )

_ Полная версия отчёта будет опубликована в издании The Astrophysical Journal; препринт статьи можно
скачать отсюда - nsf.gov/news/newsmedia/goldilocks_planet/goldilocks_paper_gliese581.pdf.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Санта-Крусе.

Совмещенное оптическое (сине-зеленая часть) и рентгеновское (оттенки красного) изображение показывает,
что здесь мы имеем дело не просто со светящимся газовым облаком, а с огромным потоком элементарных частиц,
испускаемых данным миллисекундным пульсаром. Линейная скорость Черной Вдовы равна 1 млн. км/ч, оборот вокруг
оси она делает за 1,6 мс, лет ей уже около миллиарда, и у нее есть звезда-компаньон, кружащаяся около Вдовы
с периодом 9,2 часа. Свое название пульсар B1957+20 получил по той простой причине, что его мощнейшее
излучение просто сжигает соседа, заставляя «кипеть» и испаряться образующий его газ.
Красный сигарообразный кокон позади пульсара — это та часть пространства, где испускаемые
нейтронной звездой электроны и протоны излучают мягкие гамма-кванты.

 

_ Астрономы из Университета Торонто (Канада) и Калифорнийского технологического института (США), наблюдавшие за пульсаром B1957+20, выяснили, что эта вращающаяся нейтронная звезда вполне может быть самой крупной из известных.
PSR B1957+20 был первым двойным затменным пульсаром открытым ещё в 1987 году.
Расстояние до пульсара - около 5000 световых лет.

Исследуя нейтронные звёзды, физики получают экспериментальные данные о веществе чрезвычайно высокой плотности; тестировать соответствующие теоретические модели на Земле — в экспериментах по столкновению тяжёлых ядер — просто невозможно. Единственная проблема состоит в том, что параметры звёзд вычисляются с большой погрешностью и с учётом разного рода допущений. К примеру, масса нейтронной звезды в рентгеновской двойной Vela X-1 оценивается в (1,86 ± 0,16) солнечной и намного превышает «каноническую» величину (~1,4 массы Солнца), однако условия расчёта и погрешность не позволяют отбирать модели по этому значению.

Крупные нейтронные звёзды могут, как считается, находиться в двойных пульсарах, где компаньон малой массы постепенно передаёт некоторую её часть звезде. B1957+20 относится именно к такому типу пульсаров: масса компаньона составляет менее 0,1 солнечной.

Авторы провели спектроскопические наблюдения B1957+20 в Обсерватории им. Кека. По результатам работы были определены основные параметры системы и соотношение масс образующих её объектов, которое оказалось равно 69,2 ± 0,8.

Соотношение масс компаньона и нейтронной звезды в системе B1957+20.
Наиболее вероятное значение массы звезды отмечено крестиком, а синей и красными линиями
выделена область параметров, допустимых с физической точки зрения.
( Иллюстрация авторов работы. )

_ Опираясь на эти данные, астрономы рассчитали массу нейтронной звезды — (2,40 ± 0,12) солнечной.
К сожалению, столь высокое — рекордное — значение может оказаться неверным: оно подходит лучше других, но нижний предел массы звезды, который также не противоречит имеющейся информации, был установлен
на уровне в 1,66 солнечной.