Люди всегда стремились открывать и обживать новые земли. Это породило Великое переселение народов, благодаря этому появились корабли, способные пересекать океаны. Навигация, картография и множество других областей знаний, как непосредственно связанных с путешествиями, так и имеющих к ним очень отдаленное отношение, получили развитие именно благодаря желанию расширить границы обитаемого мира.
Однако в наши дни неоткрытых и необжитых материков на планете попросту не осталось. А вот мечты о новых горизонтах никуда не делись. И взор человека обратился в космос в поисках пригодных для жизни планет.
Группа ученых при поддержке мировых организаций и институтов, занимающихся изучением космоса, начала амбициозный проект по созданию аппарата прямого оптического наблюдения за ближайшей к Земле звездной системой – Альфа Центавра. После старта работы этого устройства, получившего название Project Blue, специалисты смогут получить довольно детальные фотоснимки планет в этой звездной системе и ответить на вопрос, есть ли жизнь на расстоянии 4,36 световых лет от нас. Проект получил название по аналогии со знаменитым снимком Земли с расстояния в 6 млрд. километров, который передал блуждающий по Солнечной системе «Вояджер-1» в 1990 году. На нем среди прочих небесных тел заметна бледно-голубая точка, которая и является нашим домом. Именно такую точку надеются увидеть в свой телескоп создатели проекта Project Blue.
Экзопланеты
«Если вы посмотрите на нашу Землю из какой-либо другой звездной системы, вы обнаружите, что Земля в среднем в 5 биллионов раз бледнее Солнца в видимом световом спектре». Сиприя Чакрабарти, физик из Массачусетского университета, один из специалистов Project Blue.
Древнегреческая приставка «экзо-» переводится как «извне», «снаружи». Термином экзопланета обозначаются любые планетные тела в космосе, которые находятся за пределами нашей Солнечной системы. История изучения экзопланет насчитывает не так уж и много лет: первые открытия в этой области были сделаны в конце 1980-х годов, в то время как за соседними звездами ученые наблюдают уже далеко не одну сотню лет. Объясняется это тем, что планеты – совсем небольшие тела по сравнению со своей материнской звездой и выглядят довольно тусклыми на ее фоне.
На сегодняшний день в арсенале ученых имеется множество методов обнаружения экзопланет без прямого зрительного контакта. Самый продуктивный из них – транзитный метод. При этом подходе специалисты наблюдают за светимостью звезды и выстраивают графики, по которым видно, проходит ли какое-либо тело между самой звездой и точкой, с которой ее наблюдают. Видно это по колебаниям светимости звезды – проходящий перед ней объект частично заслоняет ее, и уменьшение интенсивности свечения можно зафиксировать с помощью точных приборов.
В случае наличия регулярного транзита астрономы сверяют данные и вычисляют, может ли проходящее перед звездой тело быть планетой. Ведущими центрами, использующими транзитный анализ при поиске экзопланет, являются обсерватории SuperWASP и проект HATNet. SuperWASP состоит из двух обсерваторий (одна на Канарских островах, вторая в Южной Африке), в каждой из которых за ночным небом следят 8 широкоугольных автоматических телескопов. Это самый продуктивный центр по обнаружению экзопланет – специалисты SuperWASP открыли около 100 таких небесных тел в различных уголках космоса. HATNet представляет собой сеть из 6 высокоточных автоматических телескопов (4 в обсерватории им. Фреда Лоуренса в Аризоне, 2 в Смитсоновской астрофизической обсерватории на Гавайях). На счету этого проекта около полусотни открытых экзопланет. Большое количество данных по подобным небесным телам на Землю передает и орбитальный телескоп «Кеплер». Правда, его находки считаются кандидатами и требуют повторной регистрации с наземных станций наблюдения. На сегодняшний день астрономам известно о более чем 3500 планет в различных звездных системах.
Невидимые планеты
Итак, ученым уже по меньшей мере 30 лет доподлинно известно о существовании экзопланет в наблюдаемой Вселенной. Более того, статистика показывает, что в одной лишь галактике Млечный Путь находится по меньшей мере 100 млрд. подобных тел, из которых минимум 5 млрд. являются землеподобными. Вслед за открытием экзопланет закономерно наступает этап их изучения, и вот тут кроется одна большая проблема. Зачастую о существовании планеты возле той или иной звезды говорят лишь результаты вычислений и обработки данных и графиков свечения – без непосредственного наблюдения. Получается, у астрономов есть сведения о более чем 3,5 тыс. планет за пределами нашей Солнечной системы, но ни одну из них они не могут рассмотреть. А это, понятное дело, сильно затрудняет процесс исследования. Конечно, существуют такие эффективные телескопы, как «Кеплер» (который как раз и выведен на орбиту для поиска и наблюдения за экзопланетами), а также целый ряд больших орбитальных обсерваторий NASA, в которую входят «Хаббл», «Спитцер» и «Чандра». Однако все они были запущены довольно давно, а наука не стоит на месте, особенно в такой перспективной области, как астрономия и поиск пригодных для жизни планет. У ученых давно назрела необходимость в новом устройстве, способном непосредственно наблюдать за экзопланетами. И оно не замедлило появиться.
Project Blue
Проект телескопа, который сделает первый в истории астрономии оптический снимок планеты, не входящей в Солнечную систему, разрабатывается группой специалистов, в которую входят ведущие ученые Boldly Go Institute, NASA, Массачусетского университета, института SETI, занимающегося поиском сигналов и следов разумной жизни в космосе, и другие. Концепция телескопа такова: Project Blue планируется как целенаправленный и узкопрофильный аппарат, который запустят на орбиту с конкретной целью – фотографировать систему Альфа Центавра.
«Если вы строите что-то специфическое для достижения одной конкретной цели, это значительно легче, чем строить что-то огромное для достижения больших целей в науке, как, например, наблюдение за множеством звезд». Стив Хоуэлл, специалист из команды «Кеплер» (NASA).
В отличие от знаменитых телескопов NASA, запущенных на орбиту ранее, новый аппарат будет стоить и весить относительно немного. Как утверждают ученые, для выполнения минимальных задач, возложенных на миссию Project Blue, достаточно устройства размером с домашнюю стиральную машину, а его сборка и запуск будут стоить около 50 млн. долларов. Вес аппарата также будет невелик по меркам космических аппаратов – в пределах 200 кг. Для сравнения можно привести аналогичные показатели телескопа «Кеплер»: диаметр – 2,7 м, длина – 4,7 м, общая масса – 1052 кг, стоимость – 467 млн. долларов.
Конечно, спектр целей у этих двух телескопов разный, однако массо-габаритные преимущества и низкая стоимость телескопа Project Blue дает ему высокие шансы на воплощение и запуск на орбиту. С такими выходными данными телескопу не потребуется отдельного аппарата для запуска в космос – он может быть пристыкован к кораблю во время очередной отправки груза на МКС, либо ракета может вывести его на орбиту вместе с рядом других спутников. Правда, из-за серьезных технических сложностей, связанных в первую очередь с кропотливой работой по созданию системы функционирования аппарата и скрупулезной подборки его составных частей, телескоп сможет отправиться в космос лишь к концу текущего десятилетия. В планах ученых, после готовности всех систем, собрать прототип и запустить его вместе с метеорологическими зондами в стратосферу, чтобы протестировать в ближайшем околоземном пространстве. После успешных тестов на малой высоте готовый телескоп будет запущен на околоземную орбиту. После этого срок работы аппарата составит 2 года.
Как заявляют авторы проекта, сконструированный ими телескоп сможет, помимо прочего, распознать и сфотографировать планетарные тела в диапазоне от 0,5 до 1,5 диаметра Земли, которые расположены в зоне Златовласки (пространство вокруг звезды с параметрами, пригодными для возникновения и поддержания жизни на планете) ближайших к Солнцу звезд. По заявлениям специалистов, звезды системы Альфа Центавра с 80% вероятностью имеют в этой зоне планеты земного типа.
Альфа Центавра
«Мы надеемся, что как минимум одна из звезд имеет землеподобные планеты на своей орбите, а возможно, и обе, что должно стать потрясающим открытием». Джон Морзе, один из лидеров проекта, глава компании Boldly GoInstitute, бывший директор департамента астрофизики NASA.
Выбор ученых пал на систему Альфа Центавра по довольно банальной и в то же время практичной причине – это ближайшая к Земле звезда после Солнца. Впрочем, на самом деле Альфа Центавра – это система из трех звезд, однако при наблюдении с Земли невооруженным глазом отдельные светила неразличимы – мы видим их как одну светящуюся точку на небе. Однако на деле Альфа Центавра состоит из пары звезд Ригель Кентаврус и Бунгула Кентаврус, которые чаще всего просто обозначаются как Альфа Центавра А и Альфа Центавра В. Эта пара вращается вокруг общего центра масс и образует центр своей звездной системы. А на 2,2 градуса от этой пары светил отстоит красный карлик Толиман, который имеет буквенный индекс С в системе Альфа Центавра, а более всего известен под обозначением Проксима Центавра. Proxima в переводе с латинского обозначает «ближайшая», что ясно дает понять, какая из трех звезд находится ближе всех к Земле. Так что астрономы, говоря об Альфе Центавра, обычно используют понятие «звездная система».
К слову, обе главные звезды, которые образуют центр системы Альфа Центавра, весьма близки по своим характеристикам к нашему родному светилу – Солнцу. Возраст самой системы также можно соотнести с нашей – Солнечная система младше системы Альфа Центавра примерно на 1,5 млрд. лет (4,5 млрд. лет назад образовалось Солнце, 6 млрд. лет назад образовались Альфа Центавра А и В). Конечно, из-за такой схожести с нашей собственной системой, напрашивалось логичное предположение, что в системе Альфа Центавра есть планеты и некоторые из них могут быть похожи на Землю.
Двойник Земли
«Это замечательное открытие, поскольку планета имеет каменистую основу, похожую на земную, и расположена на орбите, где может возникнуть жизнь. Там может быть вода, а значит, вероятно возникновение живых организмов, по аналогии с нашей планетой. И есть вероятность, что таких планетарных систем в нашей галактике немало, а потому встает естественный вопрос: есть ли разумная жизнь в других уголках вселенной? Это открытие вполне может стать открытием века». Директор Европейской южной обсерватории Тим де Зеу.
История обнаружения планет в системе Альфа Центавра полна надежд и разочарований. Довольно долгое время наблюдения астрономов не могли дать однозначного ответа на вопрос, есть ли подобные тела в данной звездной системе. Исследования и вычисления показывали отрицательный результат, однако надежда ученых и вера в непогрешимость статистических расчетов в итоге сыграли свое дело. После нескольких лет напряженного труда, утром 16 октября 2012 года, было объявлено об обнаружении планеты в системе Альфа Центавра, у звезды B. Эта планета получила индекс своей материнской звезды и стала называться Альфа Центавра B b. Автором этого открытия стала Европейская Южная обсерватория в Женеве, астрономы которой зафиксировали планету методом измерения колебаний лучевых скоростей с помощью спектрографа телескопа HARPS. Специалисты сразу же подогрели интерес публики к открытию, заявив, что обнаруженная планета имеет схожую с Землей массу, а период ее обращения вокруг своей оси составляет 3,2 земных дня. Однако радость была недолгой. В 2015 году планету пришлось «закрыть», так как были доказаны погрешности в 4-летних измерениях женевских астрономов, которые привели к искажению данных.
Через год, впрочем, заявление о том, что у Альфа Центавра есть планета, повторилось. Исходило оно снова от неунывающей команды Европейской Южной обсерватории. На этот раз, правда, речь шла о красном карлике – звезде Проксима Центавра. На ее орбите астрономы зафиксировали и подтвердили наличие планеты, сходной по показателям с Землей. Она получила традиционный индекс b после названия материнской звезды: Проксима Центавра b.
По данным ученых, обнаруженное небесное тело имеет скалистую поверхность и находится в той самой области Златовласки, в пределах которой возможна жизнь по известной нам модели. Так как Проксима Центавра – довольно маленькая звезда, год на обращающейся вокруг нее планете составляет всего 11 земных суток. Дальнейшие наблюдения за планетой помогли прийти к выводу, что она покрыта океаном с толщиной слоя воды около 200 км. Это довольно сильная основа для зарождения жизни – ведь и на Земле биологические виды возникли и развивались именно в жидкой среде «первичного бульона». По оценкам ученых, на Проксиме Центавра b может существовать как минимум флуоресцирующий планктон, который посредством биологического свечения нейтрализует излучение красного карлика, в непосредственной близости от которого обращается планета.
Космические перспективы
«Я не уверен, что человеческая раса проживет еще хотя бы тысячу лет, если не найдет возможности вырваться в космос. Существует множество сценариев того, как может погибнуть все живое на маленькой планете. Но я оптимист. Мы точно достигнем звезд». Стивен Хокинг, английский физик-теоретик и популяризатор науки, один из ведущих ученых в области космологии и квантовой гравитации.
Получается, что, по счастливому стечению обстоятельств, ближайшие к нам звезды схожи с Солнцем и имеют планеты, среди которых подтверждено наличие по меньшей мере одного «двойника Земли». Таким образом, для ближайшего будущего в космологии вырисовывается довольно прозрачная перспектива. Из соображений близости и огромного потенциала Альфа Центавра станет не просто первой звездной системой, фотографии планет которой попадут на обложки земных журналов, но и с огромной долей вероятности будет основным кандидатом на межзвездный перелет. На сегодняшний день достичь этой системы невозможно, однако на следующих этапах прогресса в космической сфере могут быть созданы такие способы преобразования энергии (солнечные паруса, ядерные двигатели и т. д.), которые сделают межзвездные перелеты делом нескольких десятков лет.
Исходя из этих планов, скромный по размерам, но амбициозный по возложенным задачам Project Blue станет ничем иным, как первой разведывательной миссией по зондированию Альфа Центавры. Не исключено, что к тому моменту, как астрономы получат первые данные с телескопа Project Blue, у инженеров уже будет готов рецепт эффективных и быстрых межзвездных перелетов. Уже сейчас ученые активно строят планы: если данные телескопа окажутся перспективными, начнется подготовка к отправке к звездам Альфы Центавра не менее 1000 зондов. Эти беспилотные космические аппараты за счет малого веса и прогрессивной технологии лазерной тяги вкупе с солнечными парусами смогут преодолеть расстояние до ближайшей звездной системы всего за пару десятилетий. О своей заинтересованности в проекте, среди прочих, заявили такие фигуры, как российский миллиардер Юрий Мильнер и английский физик Стивен Хокинг. Последний, кстати, является активным сторонником идеи существования жизни во вселенной в разнообразных формах и не перестает предостерегать человечество от последствий неподготовленного контакта с внеземными формами жизни.
