Всем нам близки и знакомы планеты нашей родной Солнечной системы. Каждая из них неповторима и по размерам, и по внешнему виду, и по химическому составу. Холодный Марс, покрытый пустынями красных скал и песка… неспокойная, покрытая непроглядными кислотными тучами Венера… гигантский Юпитер и Сатурн с его ледяными кольцами – от этого просто дух захватывает.
Но еще больше впечатляет все разнообразие планет, которое существует в мириадах других, далеких звездных систем. Возможны миры, где «Венера» окажется обитаемой, а газовые гиганты вроде Сатурна находятся намного ближе к своей звезде. Всего лет 20 назад астрономы вообще не были окончательно уверены в том, что экстрасолнечные планеты существуют – но сегодня их известно более 280, и у каждой свой неповторимый облик.
Впрочем, «экстрасолнечная планетология» находится только в начале своего существования. Лишь этой осенью стартует масштабный поиск новых планет, который, по планам ученых, за 6 лет работы должен исследовать около 11 тыс. ближайших к нам звездных систем. Это число, конечно, затмит те «жалкие» 3 тысячи, которые изучены к настоящему времени. По мнению экспертов, в ходе проекта MARVELS будет найдено минимум 150 новых планет – но, наверняка, это число окажется намного больше.
«Прежде всего, мы ищем гигантские планеты, наподобие Юпитера», - поясняет возглавляющий проект астроном Джиан Ге (Jian Ge). По его мнению, такие планеты могут служить своеобразными «маячками», сигнализирующими о наличии у звезды собственной планетной системы: «Если мы видим возле звезды крупную планету, мы можем почти наверняка сказать, что там же найдутся и планеты поменьше». При этом работа MARVELS состоит далеко не в том только, чтобы найти и занести в каталог пару сотен новых планет. Изучая гигантские планеты, вращающиеся вокруг множества далеких звезд, он даст астрономам информацию, необходимую для проверки существующих теорий формирования и эволюции планетных систем.
Чтобы рассмотреть такое количество звезд, для MARVELS будет использоваться телескоп, способный вести наблюдение за 60-ю объектами одновременно (а со временем это число планируется довести до 120-ти). Установят его в обсерватории Apache Point; главное зеркало телескопа – 2,5 м в диаметре, и способно покрыть одновременно 7 кв. градусов видимой небесной сферы (для сравнения, Луна занимает примерно вдвое меньше).
Свет, собранный этим зеркалом в фокальной плоскости, будет передаваться на 60 раздельных оптических кабелей, которые свяжут его с массивом интерферометров. Эти инструменты способны обнаруживать малейшие изменения в частоте излучения звезды. Дело в том, что гравитационное поле планеты, которая вращается вокруг звезды, влияет на видимое излучение, меняя его частоту. Конечно, особенно этот эффект заметен для больших планет с их мощным тяготением. Так что, если Ге с коллегами удастся заметить, что какая-нибудь звезда излучает с частотой, которая то возрастает, то снижается медленными циклами, это будет вполне надежным свидетельством того, что у нее есть планета.
При этом один из важнейших вопросов состоит в том, какие именно звезды имеют в своих окрестностях планетарных гигантов. По одной из существующих теорий, это должны быть звезды, богатые сравнительно тяжелыми элементами – кремнием, водородом, никелем. Соответственно, и планетарный диск вокруг такой звезды тоже будет насыщен этими элементами, и постепенно они будут образовывать в диске каменистые тела, которые и послужат «зародышами» будущих планет, которые со временем вырастут в здоровенных гигантов. Так что, если MARVELS обнаружит, что подавляющее число газовых гигантов связаны именно с такими звездами, эта теория получит некоторое подтверждение. Впрочем, не все газовые гиганты нуждаются в подобном наборе элементов. По другой теории, такие планеты могут появляться без участия каменистых «зародышей», из-за небольших «помех», возникающих в изначально однородном газе протопланетного диска. Пронаблюдав большое количество звезд с разным химическим составом, MARVELS позволит ученым сделать выбор в пользу той или иной теории.
Кроме того, MARVELS должен пролить свет и на другие проблемы, связанные с планетарной эволюцией. К примеру, как меняются их орбиты со временем и насколько часто случается, что со временем орбита становится весьма вытянутой – вместо того, чтобы со временем все более приближаться к круговой, как это «положено» им по теории. Кроме того, астрономы получат новые сведения, которые позволят лучше понять условия, в которых могут формироваться планеты.
Ну и, наконец, это просто интересно – достаточно вспомнить лишь некоторые удивительные миры, которые открылись астрономам на уже известных экстрасолнечных планетах. Это, к примеру, планета, состоящая из льда в форме, не встречающейся на Земле («Водный мир»), или планеты, покрытые океанами в сотни километров глубиной («Кругом вода»), или очень горячая и темная планета («Адский климат»).
