Ситуация изменилась, когда в 1992 году Алекс Волчан обнаружил одну или несколько планет вблизи одного из пульсаров. Пульсар слегка менял свое положение, видимо, в результате гравитационного воздействия одного или нескольких невидимых объектов. Параметры колебаний позволили Волчану определить совокупную массу этих объектов, которая оказалась много меньше звездных масс, но зато в пределах масс одной очень крупной планеты или нескольких поменьше.
Это открытие проложило путь к регулярному поиску невидимых планет по их гравитационному воздействию на свои звезды, и спустя всего три года такой поиск увенчался выдающимся успехом. В 1995 году Майор и Квелоз, работая в Женевской обсерватории, открыли планету около содниеподобной звезды, именуемой в каталоге «51-я в созвездии Пегаса». Еще несколько месяцев спустя Марси и Батлер открыли свой «планетарный счет», обнаружив планету возле 70-й звезды созвездия Девы (сегодня на счету Марси и Батлера свыше 60 найденных планет). К ноябрю 2003 года полный список открытых астрономами внесолнечных планет достиг 119! Все они обнаружены около ближайших к нам звезд. Сегодня можно уже с уверенностью сказать, что планеты — не редкое, а весьма распространенное явление. Они наверняка будут обнаружены и возле более далеких звезд, как только это станет практически возможно. Но для этого нужно преодолеть серьезные трудности.
Прямое наблюдение внесолнечных планет затруднительно. Планеты светятся только за счет отраженного ими света своей звезды, и это их излучение (например, в Солнечной системе) в миллиард раз меньше, чем излучение самой звезды. Свет звезды попросту затмевает свечение планеты. Да и тепловое (инфракрасное) излучение планеты тоже слабее всего, что могут уловить существующие приборы.
Самым обнадеживающим методом представляется так называемое интерферометрическое погашение звезды. Если наблюдать одну и ту же звезду сразу в два телескопа и потом свести оба изображения вместе, то в двух разных лучах они погасят друг друга. Тогда излучение планеты, если она есть, четко обозначится на темном фоне. Разумеется, так просто бывает только в научно-популярных изложениях, а так хорошо — только в научно-фантастических романах, но первая практическая попытка использования этого метода уже была предпринята в ноябре 2003 года группой Хинца на чилийском телескопе Магеллан. И хотя затемнение звездного света в этой попытке было всего 95 процентов, тем не менее астрономам удалось обнаружить темный кольцевой «ров» в газопылевом диске, окружающем звезду, что, по нынешним представлениям, свидетельствует об идущем там образовании планеты — газового гиганта в несколько раз тяжелее Юпитера примерно на таком же расстоянии от звезды, как Сатурн от нашего Солнца.
Этот успех — хорошая новость для европейского и американского космических агентств, которые планируют запустить (в 2005 и 2010 годах) два проекта интерферометрического поиска планет: «Дарвин», иначе именуемый 81М (8расе 1п1ег!еготе(гу М18$юп, или «Космический интерферометрический зонд»), и ТКР (Тегге81па1 Р1апе1 Ртёег, или «Искатель землеподобных планет»), каждый из которых будет способен затемнять свет звезды в миллион (!) раз. «Дарвин» представляет собой систему из шести орбитальных телескопов, интерферометрическая связь которых должна позволить различать около ближайших звезд объекты всего лишь в несколько раз больше Земли. Четыре больших зеркала ТКР будут размещены по углам квадрата размером с футбольное поле, позволяя различать землеподобные планеты даже на расстоянии 50 световых лет, а его спектрометр позволит анализировать атмосферу этих планет главным образом на наличие озона, метана и кислорода.
Сегодня можно уже с уверенностью сказать, что планеты — не редкое, а весьма распространенное явление.
Они наверняка будут обнаружены и возле более далеких звезд, как только это станет практически возможно.
Но все это, разумеется, дело будущего. Однако уже сегодня суммарные данные о первых 119 внесолнечных планетах позволяют сделать некоторые обобщения. И первым из них является сам факт открытия такого множества планет. Как пишут Марси и Батлер, планеты-гиганты обнаружены у 5-10 процентов обследованных звезд типа Солнца (или близкого к этому типу), и можно думать, что такое же соотношение сохранится в дальнейшем. Это означало бы, что в нашей галактике могут существовать сотни тысяч и даже миллионы планет. Такой вывод подкрепляется также новыми теоретическими представлениями о механизме образования планет, выдвинутыми для объяснения странных свойств тех, что уже обнаружены. Надо сказать, что эти свойства оказались и в самом деле весьма неожиданными.
Все или почти все новооткрытые планеты или планетные семейства демонстрируют резкое отличие от планет Солнечной системы и от нее самой. Только в единичных случаях были обнаружены планеты, обращающиеся по круговым или почти круговым орбитам на достаточном удалении от своей звезды, сравнимом с удалением планет Солнечной системы от Солнца. В остальном это либо круговые орбиты, проходящие на необъяснимо близком расстоянии от звезды и требующие невероятно быстрого обращения планеты вокруг этой звезды (а ведь речь идет о газовых гигантах типа Юпитера!), либо резко эксцентрические орбиты, появление которых противоречит всем прежним взглядам на процесс образования планет.
Согласно этим взглядам, сменившим ныне отброшенную теорию Джинса, солнечные планеты образовались из того же протозвездного газопылевого диска, из которого образовалось Солнце, в то же время и примерно за тот же срок. И действительно, наша Земля и другие солнечные планеты — того же возраста, что Солнце. Различие между большими и малыми планетами, между газовыми гигантами с небольшим твердым ядром и твердыми, скалистыми шариками вроде Земли и Марса связано в этой теории с тем, что большие планеты сформировались в центральной части облака за счет постепенного налипания огромной массы газа на первичное ледяное ядро, а малые планеты сложились в самой близкой и самой далекой его частях, более бедных веществом, за счет многократных столкновений и слияний «планетных зародышей» («планетозималей»).
Поскольку твердые пылевые частицы облака содержали тяжелые химические элементы, в том числе и радиоактивные, которые осели затем в ядрах твердых планет, разогрев этих планет был вторичным, последующим явлением, вызванным процессами радиоактивного распада, идущими в их недрах. В такой картине планетообразования орбиты всех планет должны быть циркулярны и лежать в одной плоскости, поскольку первичное облако представляло собой вращающийся вокруг вертикальной оси плоский диск с утолщением в центральной части.
В случае новооткрытых внесолнечных планет эта теория планетообразования резко противоречит наблюдаемым фактам и не может дать им объяснения. Эти загадочные факты требуют новых теоретических представлений.
Список наших загадок, в сущности, сводится к одному-единственному вопросу: почему?
Почему, как сформулировал калифорнийский астроном Дж. Лафлин, все найденные на данный момент внесолнечные планеты распадаются на три неравные по численности группы:
«горячие Юпитеры» — те газовые гиганты, которые вращаются почти рядом со своей звездой и чья поверхность из-за этого имеет температуру раз в десять выше, чем на Юпитере;
«эксцентрические гиганты» — те планеты-гиганты, что обращаются по очень вытянутым эллипсам;
«долгопериодические малоэксцентрические Юпитеро-Сатурны»?
В нашей галактике могут существовать сотни тысяч и даже миллионы планет.
Типично ли такое деление? Не означает ли оно, что наша Солнечная система — а с нею и земная жизнь — космическая редкость или даже уникум?