Еще совсем недавно, всего два десятка лет назад, астрономы радовались как дети, открыв первую так называемую экзопланету, то есть планету за пределами Солнечной системы, обращающуюся не вокруг Солнца, а вокруг иной звезды, иного далекого светила. На сегодняшний день ученым известно уже более 450 таких внесолнечных планет.
Таким образом, планетные системы - явление во Вселенной довольно распространенное. Правда, общепризнанной теории их образования пока не предложено, но накопление информации - благодаря совершенствованию методов наблюдения - стремительно продолжается, и сегодня уже встает вопрос об обнаружении так называемых экзолун, то есть спутников экзопланет.
"Наверное, это случится в ближайшие годы, - говорит британский исследователь Дейвид Киппинг (David Kipping), научный сотрудник факультета физики и астрономии Лондонского университета. - Но это будет трудная задача, гораздо более трудная, чем обнаружение экзопланет. Ведь нам предстоит уловить чрезвычайно слабый сигнал на фоне сильного шума".
Дейвид Киппинг, участник прошедшей в Инсбруке конференции по проблемам возникновения и эволюции многопланетных систем, специализируется именно на поиске экзолун. Ведь если планетные системы - не редкость, то есть все основания полагать, что у планет, обращающихся вокруг далеких светил, должны быть и спутники.
По крайней мере, в нашей Солнечной системе, состоящей из 8 планет, имеется в общей сложности не менее 166 лун. Причем если Меркурий и Венера спутников вовсе не имеют, а Земля обходится одним-единственным, то, скажем, у Юпитера их, по меньшей мере, 63. А ведь большинство из открытых до сих пор экзопланет являются именно газовыми гигантами наподобие Юпитера. Но какими же методами следует искать экзолуны?
Две разновидности одного метода
Самый распространенный на сегодняшний день способ обнаружения экзопланет - спектроскопическое измерение радиальной скорости звезды - для поиска экзолун не годится: он основан на определении допплеровского смещения спектра звезды, которое вызвано обращением вокруг нее планеты вместе со всеми ее спутниками как единого тела.
Таким образом, по словам Дейвида Киппинга, у астрономов остается лишь два подходящих метода наблюдения. Впрочем, здесь уместнее говорить о двух разновидностях одного метода, именуемого транзитным: "Если у планеты имеется спутник, то он, обращаясь вокруг нее, планету как бы слегка раскачивает. При каждом транзите, то есть прохождении экзопланеты на фоне своего светила, светимость звезды за счет этого частичного затмения несколько падает, что, собственно, и позволяет нам с Земли эту экзопланету не только обнаружить, но и вычислить ее положение и скорость. Если же эти показатели от транзита к транзиту слегка изменяются, то это, скорее всего, вызвано наличием у экзопланеты одного или даже нескольких спутников".
Вторая рановидность транзитного метода тоже относится к тому арсеналу, которым астрономы пользуются при поиске экзопланет, - говорит британский ученый: "Если вокруг далекой звезды обращается планета, имеющая спутник, то можно попытаться зарегистрировать сначала небольшое снижение светимости, вызванное транзитом самой планеты, а потом еще одно, совсем уж крохотное снижение светимости, когда звезду заслонит еще и спутник". Правда, это второе уменьшение светимости далекого светила, вызванное транзитом экзолуны, столь мало, что зарегистрировать его современными средствами наблюдения невозможно. Пока невозможно.
Вся надежда - на Кеплера
Однако ученые возлагают большие надежды на американский космический аппарат Kepler, который был выведен на гелиоцентрическую орбиту чуть больше года назад. Он представляет собой высокочувствительный фотометр и способен одновременно отслеживать светимость более чем 100 тысяч звезд. Вообще-то он рассчитан на обнаружение экзопланет размером с Землю и больше, однако в принципе смог бы, надеются астрономы, зарегистрировать и транзит крупной экзолуны.
Такое минизатмение, если его удастся "засечь", не только подтвердит сам факт существования спутника, но и даст ученым немало ценной информации: так, исходя из гравитационного воздействия спутника на планету, можно вычислить его массу, а продолжительность транзита и степень ослабления светимости позволяют определить скорость перемещения спутника и его размеры.
Однако и это еще далеко не все, - говорит Джаммарко Кампанелла (Giammarco Campanella), аспирант кафедры математических наук Лондонского университета: "Зная массу и радиус спутника, можно вычислить действующую на его поверхности силу притяжения. По удаленности спутника от звезды и от планеты можно судить о температуре на его поверхности. А с помощью нового космического телескопа James Webb, запуск которого запланирован на 2014 год, мы сможем выяснить, есть ли на спутнике атмосфера, и если есть, то содержит ли она следы биологической активности".
Правда, экзолуны в принципе возможно обнаружить лишь при условии, что они обладают стабильными орбитами, а большинство открытых на сегодняшний день экзопланет расположены слишком близко к своим светилам, чтобы иметь еще и спутники на постоянных орбитах. Но с открытием все новых и новых внесолнечных планет растет и вероятность обнаружения у какой-нибудь из них хотя бы одного спутника.
