Человечество давно интересует вопрос: "Существуют ли в космическом пространстве планеты земного типа?". Для поиска этих планет, седьмого марта 2009 года, с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида был запущен орбитальный телескоп Kepler (Кеплер).
Сообщения о старте появлялись во множестве СМИ и привлекли повышенное внимание. Так как, телескоп, будет искать экзопланеты, находящиеся, вне Солнечной системы, которые похожи на Землю.
Kepler (Кеплер) будет использовать транзитный метод, основанный на изучении излучения планет. Когда планета проходит по диску своей звезды, она закрывает часть ее излучения. Новый телескоп будет фиксировать такие изменения, и передавать данные о них на Землю. Астрономы, анализируя параметры, смогут определить некоторые характеристики экзопланет. Данные о температуре звезды, позволят вычислить, насколько она горяча. По частоте колебаний яркости можно определить период обращения планеты и высоту ее орбиты. Зная длину орбиты, астрономы могут узнать массу планеты, а количество звездного излучения, даст исследователям информацию о размерах.
Прежде всего, представляют интерес небольшие планеты, обращающиеся на узком отрезке пространства вокруг звезды, попав в который планета может быть теоретически пригодной для выживания организмов земного типа. Данное пространство называется зоной обитаемости. В первую очередь ученые будут рассматривать звезды похожие на Солнце. Зона исследования будет распространяться на расстоянии около одной астрономической единицы от светила, то есть, соответствовать дистанции от Земли до Солнца.
Транзитный метод идеально подходит для поиска новых миров.
В настоящее время, астрономам известно около 350 планет, обращающихся вокруг далеких звезд. 15 процентов экзопланет найдено с помощью транзитного метода. Такой малый процент обнаружений объясняется тем, что для эффективного применения этого метода нужна очень чувствительная техника.
Такая аппаратура установлена на Kepler'e.
Поиск экзопланет, небольшого размера, при помощи транзитного метода является не простой задачей. Так изменение яркости свечения звезды при проходе мимо нее планеты минимально. Земля закрывала бы от наблюдателя из далекого космоса всего 0,008 процента света Солнца. Множество причин могут способствовать возникновению незначительных возбуждений. Например, их может вызывать появление пятен на изучаемой звезде. Колебания, вызванные прохождением по диску звезды планеты, должны быть периодическими. Нарушение периодичности, изменение яркости со сходными характеристиками несколько раз, можно рассматривать как экзопланетную природу. Для планет земного типа и для похожих на Солнце звезд период обращения составляет около года, а прохождение планеты несколько часов. Вероятность пропустить это событие велика. Это означает, что исследования продлятся несколько лет.
Для того чтобы телескоп смог заметить изменение яркости звезды, орбита обращающейся вокруг нее планеты должна быть ориентирована строго определенным образом. Согласно теории, этому требованию соответствует одна звезда из сотни.
При разработке Kepler были учтены все эти сложности. Чувствительность его телескопа достаточна для регистрации минимальных изменений яркости.
Телескоп будет наблюдать звездное небо практически непрерывно, снимать показания каждые полчаса. Так как он будет находиться за пределами земной атмосферы, погодные условия и смены дня и ночи не будут мешать проведению измерений. При этом его орбита выбрана таким образом, чтобы в поле его зрения не вторгались Луна и Солнце. В своем движении вокруг Солнца Kepler будет следовать за Землей, постепенно удаляясь, от нее и будет совершать один оборот приблизительно за 372,5 дня. Это позволит избежать вращающего момента, вызванного гравитационным воздействием Земли, и создать стабильный уровень солнечного излучения.
Изменения тени Земли могли бы привести к помехам в работе приборов. У Kepler очень широкое поле зрения, размер составляет 105 квадратных градусов. Ранее существующие орбитальные телескопы были лишены такой широты обзора. Они предназначались для изучения далеких областей космоса, а размер исследуемого участка для них не так уж важен. Kepler будет работать в космосе 3,5 года. Объектом изучения будет участок неба, расположенный между созвездиями Лебедя и Лиры.
Астрономы предполагают, что в этой части неба находится около 4,5 миллиона звезд. Некоторые из них похожи на наше Солнце. Это холодные звезды среднего возраста, имеющие Зоны обитаемости на небольшом расстоянии от них, что позволит телескопу увидеть движение планет. Потенциально обитаемые планеты молодых звезд-гигантов находятся на таком удалении, что даже очень чувствительные детекторы Kepler не заметят изменения яркости звезды при их проходе по ее диску. Ученые предполагают, что размер большей части планет во Вселенной приблизительно соответствует размеру Земли.
В этом случае, ученые рассчитывают обнаружить около 50 планет земного типа. Если планеты крупнее Земли и радиус их в 1,3 раза больше, астрономы надеются увидеть около 185 планет. В том случае, если радиус типичной планеты в 2,2 раза больше радиуса Земли, на звездных картах появятся 640 новых планет земного типа. Эти расчеты справедливы при условии, что вокруг звезды обращается только одна похожая на Землю планета.
Широкое поле обзора, непрерывные наблюдения и совершенные детекторы, позволят Kepler зафиксировать самое незначительное изменение излучения, а трехгодичная продолжительность миссии позволит астрономам подтвердить, что его виновницей является именно планета.
Первые результаты Kepler получит через несколько месяцев. Список новых экзопланет сначала пополнят планеты, обращающиеся на небольшом расстоянии вокруг своих звезд. На достоверное обнаружение планет земного типа потребуется несколько лет. Ученые рассчитывают отыскать их от 50 до нескольких сотен.
Астрономы обнаружили первую планету за пределами Солнечной системы в 1995 году. Сейчас таких планет насчитывается более трехсот. Через несколько лет мы узнаем, сколько среди экзопланет, встречается планет земного типа.
Вероятно, появятся фактические данные, которые можно использовать при составлении прогнозов. И хотя Kepler не даст окончательного ответа на вопрос о нашем одиночестве во Вселенной, он сможет усилить вес доводов за или против.
