Первое в истории человечества открытие экзопланеты было невероятной случайностью

В начале 1990-х годов была сделана планетарная история. В 1992 году два астронома, Александр Вольщан и Дейл Фрейл, опубликовали в журнале Nature статью, в которой объявили об открытии самых первых планет за пределами Солнечной системы.

Эти две внесолнечные планеты, или экзопланеты, сразу же заинтриговали. Это были каменистые миры, масса которых в 4,3 и 3,9 раза превышала массу Земли, вращающиеся вокруг мертвой звезды типа миллисекундного пульсара под названием PSR B1257+12, или сокращенно Лич (в фольклоре Лич - это могущественное живое мертвое существо). В 1994 году было подтверждено, что на орбите пульсара находится третья экзопланета, масса которой в 0,2 раза превышает массу Земли.

Теперь анализ сотен пульсаров показал, что такие экзопланеты невероятно редки - почти исчезающе редки.

Пульсары - довольно редкое явление; на момент написания статьи в Млечном Пути было известно всего около 3320 пульсаров. Из них, как утверждают астрономы, менее 0,5 процента могут иметь на своей орбите скалистые, похожие на Землю миры. Это всего лишь 16 пульсаров.

Миллисекундные пульсары встречаются еще реже: в Млечном Пути их известно около 550. Это делает первые открытия человечеством экзопланет чертовски удивительными.

Все мертвые звезды интересны, но пульсары придают им еще больший интерес.

Они представляют собой разновидность нейтронных звезд; это ядро мертвой звезды, которая достигла конца своего срока жизни в результате атомного синтеза, выбросила большую часть своего внешнего материала и разрушилась до объекта, плотность которого превосходит только черные дыры. Масса нейтронных звезд может в 2,3 раза превышать массу Солнца, при этом они упакованы в сферу диаметром всего 20 километров (12 миль).

Пульсар - это вращающаяся нейтронная звезда, от полюсов которой исходят лучи излучения. Их ориентация такова, что при вращении пульсара лучи проносятся мимо Земли, создавая впечатление, что звезда пульсирует. Подумайте о действительно плотном космическом маяке.

А поскольку некоторые пульсары вращаются очень быстро - в миллисекундном масштабе, то и световые импульсы происходят в миллисекундном масштабе. Чтобы лучше понять, что это значит, вы можете послушать импульсы пульсаров, переведенные в звук, здесь.

Это довольно экстремальная среда. Вполне возможно, что у них есть экзопланеты; после открытия Лича и его миров было обнаружено еще несколько пульсаров с экзопланетами. Однако большинство из этих планет - гиганты, а те, что не являются таковыми, могут быть немного странными, например, сверхплотный мир, который, как считается, является остатками белой карликовой звезды, съеденной пульсаром.

Группа астрономов под руководством Юлианы Ницу из Манчестерского университета в Великобритании решила выяснить, насколько часто встречаются планеты у пульсаров. Они провели исследование 800 пульсаров, наблюдаемых обсерваторией Джодрелл Бэнк в Великобритании, в поисках всплесков во времени импульсов, которые могут указывать на наличие орбитальных экзопланет.

"Пульсары - невероятно интересные и экзотические объекты, - сказал Ницу.

"Ровно 30 лет назад вокруг пульсара были открыты первые внесолнечные планеты, но нам еще предстоит понять, как эти планеты могут формироваться и выживать в таких экстремальных условиях. Выяснение того, насколько они распространены и как они выглядят, является важнейшим шагом на пути к этому".

Параметры поиска были заданы таким образом, чтобы найти миры с массой от 1 процента массы Луны до 100 раз больше массы Земли, с орбитальными периодами от 20 дней до 17 лет. Эти параметры поиска позволили бы обнаружить более крупные из двух миров Лича, Полтергейст и Фобетор, орбитальные периоды которых составляют 66 и 98 дней соответственно.

Команда обнаружила, что две трети пульсаров в их выборке крайне маловероятно могут содержать экзопланеты намного тяжелее Земли, и менее 0,5 процента могут содержать экзопланеты в диапазоне масс Полтергейста и Фобетора.

Присутствие экзопланет, подобных меньшей экзопланете в системе Лича, Драугру, оценить несколько сложнее.

Драугр, с его небольшой массой и 25-дневной орбитой, не был бы обнаружен в 95 процентах выборки команды, поскольку он затерялся бы в шумах. Неясно, сколько пульсаров могут принимать такие крошечные миры, и даже возможно ли существование таких миров вне многопланетной системы.

Из 800 пульсаров 15 показали периодические сигналы, которые можно отнести к экзопланетам. Однако команда считает, что большинство из них можно отнести на счет магнитосферы пульсара. Один пульсар, в частности, PSR J2007+3120, выглядит как многообещающий кандидат для последующих исследований экзопланет.

Это означает, что только 0,5 процента пульсаров могут иметь миры, подобные Земле, заключила команда, а значит, вероятность того, что мы наткнемся на далекую планету с редким миллисекундным пульсаром в качестве звезды, довольно мала.

Команда также обнаружила, что пульсарные системы не предрасположены к какому-либо диапазону размеров или массы экзопланет. Однако любые такие экзопланеты вокруг пульсара будут иметь чрезвычайно эллиптические орбиты. Это резко контрастирует с почти круговыми орбитами, наблюдаемыми в Солнечной системе, и позволяет предположить, что, как бы они ни образовались, процесс отличался от того, который приводит к образованию планет вокруг звезд-младенцев, только начинающих свою жизнь.

Результаты исследования были представлены на прошлой неделе на Национальной астрономической встрече в Великобритании и опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.