Спадщина «Зоряного вісника»

В останній жовтневий день 2018 року при подачі з Землі чергової команди наведення телескоп «Кеплер» пішов у безпечний режим. Він так вже чинив кілька разів після виходу з ладу гіроскопів наведення. Але вчорашній збій був очікуваним - вже кілька місяців «Кеплер» сигналізував про вичерпання запасів пального, використовуваного для повороту і наведення телескопа в космосі. Ми вирішили згадати про результати, отримані «Кеплером» за час його служби науці.

«Кеплер» сумлінно відпрацював дев'ять років, набагато перевищивши закладений в нього ресурс. Передавши останні біти інформації, він перестав бути діючою космічною обсерваторією, але його спадщина буде затребувана вченими ще не одне десятиліття. Цю статтю ми хочемо присвятити найважливішим відкриттям «Кеплера», а також тим дослідженням, які будуть виконуватися на основі його даних.

Почати слід з того, що «Кеплер» кардинально змінив сам процес пошуку екзопланет. До нього відкриття кожної планети у інших зірок було подією, Кеплер відкривав їх буквально пачками. Сайт NASA веде підрахунок усіх відомих екзопланет і щодня оновлює дані. На 1 листопада 2018 року «Кеплер» відкрив 2327 планет, і ще 4707 очікують підтвердження (за правилами планета вважається надійно виявленою, якщо її побачили два різних телескопи).

Трохи про номенклатуру: більшість планет у статті називаються якось на зразок «Kepler-100-d», що можна розшифрувати як «у сотої зірки, перевіреної телескопом» Кеплер «, це третя виявлена планета». Третя, тому що буква «а» зарезервована за самою зіркою, а планети «b» і «c» були виявлені раніше.

Самі-самі...

За масою

Найлегша планета - це Kepler-138-b, яка обертається навколо нічим не примітного червоного карлика. Її маса становить разюче малі 6 відсотків від маси Землі, а факт виявлення заслужив окремої статті в Nature в червні 2015 року. Ця планета по масі наближається до Меркурія, а за розмірами - до Марса, а значить, її щільність дуже невелика і найбільш ймовірно, що вона складається з льоду (водяного чи ні - поки невідомо).

Незважаючи на те, що планета розташована дуже близько до своєї зірки, льоду на її поверхні нічого не загрожує, адже червоний карлик на 2000 градусів холодніше Сонця, а його діаметр - в два рази менше нашої зірки.

Про наймасивнішу планету сказати складніше. У дуже багатьох планет нам невідомо нахилення площини орбіти, що дає невизначеність маси, що виражається у вигляді M сингл sin (i), де i - це кут нахилу орбіти, а М - верхня межа на масу планети. Тому ми наведемо планету з найбільшою межею на масу - це Kepler-47 (AB) -c, маса якого більше Юпітера в 28 разів (до речі, не ведіться на дані у Вікіпедії, навіть англомовної - там очевидна опечатка).

Зовні Kepler-47 (AB) -c, швидше за все, схожий на Нептун - холодний газовий гігант без твердого ядра, наскільки можна судити за його щільністю. Особливість цієї планети видно з назви - вона, як і ще дві планети-сусідки, обертаються навколо не однієї, а відразу двох зірок - Kepler-47A і Kepler-47B. Існування подібних систем раніше було під питанням, тому що комп'ютерні симуляції передбачали їм гравітаційну нестійкість, в результаті якої більша частина планет повинна бути викинута за межі системи. Існування екзопланет навколо зірок Kepler-47 (AB), мабуть, в черговий раз вимагатиме перегляду і уточнення симуляцій формування планетних систем.

Варто додати, що навіть таке приблизне визначення маси можливе лише для 11 відсотків знайдених планет. Вивчення решти 89 відсотків доведеться проводити без нових даних «Кеплера».

За розміром

На жаль, чутливість телескопа виявилася трохи нижче очікуваної, тому «Кеплер» виявив менше планет розміром з Землю, ніж ми сподівалися, проте радіус найменшої планети становить всього третину від земного. Kepler-37-b обертається навколо зірки, дуже схожої на Сонце, і поруч з нею обертаються ще три інші планети. Правда, говорити про воду, і тим більше життя, на них важко - навіть найдальша планета обертається в чотири рази ближче до своєї зірки, ніж Земля відносно Сонця. Так що, швидше за все, поверхня Kepler-37-b - це випалена кам'яниста пустеля.

Радіус найбільшої планети перевищує юпітеріанський удвічі. Це теж газовий гігант у зірки класу F, тобто трохи більш масивної і гарячої, ніж Сонце. Виявлення цієї планети і подібних їй вказують на те, що газові гіганти не обов'язково повинні бути значно віддалені від зірки (як Юпітер і Сатурн) і можуть мігрувати «в більш теплі краї» вже після формування. Подивитися на зображення планети і її зіркової системи (природно, очима художника) можна тут.

За відстанню від Землі

Найближчі планети розташовані біля зірки Kepler-444 в сузір'ї Ліра. Ми зараз бачимо зірку такою, яка вона була, коли у Альберта Ейнштейна народилася дочка, тобто в 1902 році. П'ять кам'янистих планет обертаються дуже близько до поверхні зірки (рік на самій віддаленій з них триває всього 10 днів) і нічим іншим не примітні. На відміну від самої зірки - цій карликовій зірці більше 11 мільярдів років, що робить її не тільки однією з найстаріших у Чумацькому Шляху, але і вкрай цікавою для вивчення умов формування нашої галактики.

Планета Kepler-40-b, навпаки, віддалена від нас далі всього - на 8300 світлових років. «Кеплер» побачив її завдяки тому, що обертається планета навколо дуже яскравої зірки, яка в півтора рази масивніша і в два рази більше Сонця. Планета належить до класу «гарячих Юпітерів» - порівнянних за розмірами і масою з гігантом нашої Сонячної системи, але обертаються набагато ближче до зірки-господині.

За кількістю планет

Навколо кожної з трьох зірок, Kepler-11, Kepler-20 і Kepler-80, обертаються аж по шість планет відразу. Kepler-11, як видно з назви, був однією з перших зірок, у яких «Кеплер» виявив планети. У міру надходження нових даних кількість планет зростала, як ріс і інтерес до зірки. Вона виявилася майже нагальною від Сонця - той же спектральний клас, та ж маса і розміри, а температура поверхні вище сонячної всього на 50 градусів. Однак, на жаль, всі планети обертаються занадто близько від цієї зірки, щоб можна було говорити про існування на них рідкої води або підходящої для життя атмосфери.

Планети, що звертаються навколо Kepler-20, наробили свого часу багато шуму - це були перші планети земних розмірів, виявлені у сонцеподібної зірки, причому мова йшла відразу про дві планети - Kepler-20e і Kepler-20f. На жаль, скоро з'ясувалося, що це все ті ж кам'янисті безжиттєві планети, адже обертаються вони так близько від зірки, що рік на них йде всього 6 і 19 днів відповідно.

Знайти свою власну планету-рекордсмена ви можете і самостійно. Найдовший рік, найбільший ексцентриситет або найвища температура поверхні - щодня оновлюваний сайт Каліфорнійського технологічного університету дозволить вам вибрати екзопланету до смаку.

Підготовка телескопа «Кеплер» до запуску

NASA