Солнечная система была бы необычной даже в отсутствие там жизни

Насколько удивительно смотрелась бы наша Солнечная система, если бы ее обнаружил инопланетный астроном, живущий у далекой звезды? Благодаря достижениям в охоте за экзопланетами мы впервые в человеческой истории можем ответить на этот вопрос и даже посчитать в цифрах, пишет земной астроном Шон Реймонд в издании Nautilus. Например, если бы наш визави глядел сюда с расстояния 10 световых лет (по меркам галактики, считай, сосед) и владел технологиями, схожими с нашими, то через десяток-другой лет поисков планеты, вращающейся вокруг Солнца, он увидел бы это:

Sun-Jupiter

Не густо, не так ли? Ни Земли, ни другой скалистой планеты, ни астероидов, ни Сатурна, ни ледяных гигантов. Один лишь Юпитер. Это потому, что все остальные планеты и объекты в Солнечной системе либо находятся слишком далеко от Солнца, либо их слишком сложно зафиксировать, либо и то и другое. Инопланетянин смог бы определить массу и орбиту Юпитера с достаточно высокой точностью, потому что Солнце слегка колеблется из-за гравитации планеты. Но это все. Он увидел бы только систему «звезда – юпитер».

Но насколько часто встречаются такие системы среди наших галактических соседей? Как следует из названия и определения, подобная система имеет как минимум одну крупную планету из категории юпитеров, причем настолько тяжелую, что центр масс между ней и звездой лежит за пределами этой звезды (в Солнечной системе центр масс между остальными планетами и звездой лежит на ее радиусе). Вписывается ли наша пара Солнце – Юпитер в норму?

Начнем с Солнца. Оказывается, наше родное светило немножко необычно, но не слишком. Эта картинка демонстрирует все звезды в радиусе 30 световых лет от Солнца (без учета 12 белых карликов):

Солнце относится к звездам спектрального класса G, обычно их цвет от белого до желтого, а температура на поверхности около 5000 – 6000 кельвинов. Из почти четырех сотен звезд, находящихся в радиусе 30 световых лет от Солнца, к звездам G-класса относятся 20. Большинство звезд относятся к классу М – это красные карлики, маленькие красные звездочки, которые имеют большую продолжительность жизни, чем звезды G-класса, но светят намного тусклее. По сравнению с соседними звездами Солнце достаточно странное. Если мы несколько расширим определение «солнцеподобной» звезды, то оно окажется редким: около 10% соседних звезд похожи на него.

Теперь Юпитер. Сперва взглянем на него в компании коллег: на графике отображены почти три тысячи планет, открытых за последние два десятилетия. Ось X показывает расстояние от планеты до звезды, вокруг которой она вращается, а ось Y – массу планеты (цвета обозначают техники обнаружения).

Как и Солнце, Юпитер несколько необычен. (Так же как и планеты земной группы: ни одна известная экзопланета не похожа ни на них, ни на Сатурн, Уран и Нептун – но мы уже это знаем, поэтому и ищем только пары «звезда – юпитер», а не полные звездные системы.) Только 10 – 15% солнцеподобных звезд составляют систему с газовым гигантом (таким как Юпитер), имеющим массу, более чем в 50 раз превышающую массу Земли.

Другой фактор, который делает Юпитер еще более нестандартным, – его орбита: она почти круговая (эллипс с эксцентриситетом всего 5%) и более чем в 5 раз больше земной. При этом среди других известных человечеству газовых гигантов только около 10% вращаются по почти круговым орбитам (с эксцентриситетом менее 10%) с радиусом больше, чем у орбиты Марса (которая всего лишь в 1,5 раза больше земной). Если сложить все это вместе, то окажется, что такой юпитер, как наш, обращается лишь вокруг примерно 1% солнцеподобных звезд.

И еще кое-чем Солнечная система отличается. Это не то, что у нее есть, а то, чего ей не хватает. Вокруг примерно половины всех солнцеподобных звезд вращается по крайней мере по одной горячей суперземле. Эти планеты в основном размером с Землю или больше, а их орбиты меньше орбиты Меркурия. Мы не знаем, почему в Солнечной системе отсутствует суперземля, но существует гипотеза, что причиной тому может быть тот же Юпитер, не допустивший в свое время миграций суперземель ближе к Солнцу.

Суперземлей может быть девятая планета Солнечной системы, о существовании которой мы узнали в январе этого года. Но она слишком далеко – для сравнения изображена орбита Нептуна, окольцовывающая Солнышко. Иллюстрация: Tom Ruen.

Теперь соберем вместе все вышеупомянутые факты, чтобы посчитать, насколько необычна наша Солнечная система: доля солнцеподобных звезд (около 10%), умноженная на долю таких звезд с юпитерами (10%), умноженная на долю таких звезд с юпитерами, расположенными на схожих с нашим Юпитером орбитах (10%), умноженная на долю солнцеподобных звезд без горячих суперземель (50%), дает нам 0,05%.

Таким образом, одна из 2000 звезд, находящихся по соседству с Солнцем в нашей галактике, является частью системы «звезда – юпитер». Примерно такая же вероятность того, что именно вас возьмут астронавтом в НАСА, если вы подадите туда заявку, отмечает Шон Реймонд. Но что это означает? Это означает, что Солнечная система была бы белой вороной, даже если бы в ней не существовало жизни. Большинство систем значительно отличаются от нашей. Большинство планетных систем состоят из маленьких красных карликов вместо желтых звезд класса G, как Солнце. В большинстве систем рядышком со звездой вращается суперземля, а если системе и случается иметь газового гиганта, то обычно он находится гораздо ближе к звезде и имеет намного более вытянутую орбиту, чем Юпитер.

Но мы не знаем, сколько еще систем «звезда – юпитер» включают в себя венеры, земли, сатурны или марсы. И мы не знаем, насколько распространены такие планеты в системах без юпитеров или в системах с красными карликами. Мы очень хотим узнать, имеется ли резон, чтобы содержащие жизнь планеты предпочитали системы «звезда – юпитер», такие как наша. Как конкретно структура планетной системы влияет на ее обитаемость, если вообще влияет?

Мы все еще ищем ответы на эти вопросы. «Некоторые ответы, несомненно, лежат в физике гравитационных систем и взаимном притяжении газов и частиц, которые кружились вокруг новорожденной звезды, пока она создавала себя из холодного супа межзвездного вещества, – пишет астробиолог Калеб Шарф в своей книге «Ошибка Коперника: загадка жизни во Вселенной». – Но большая деталь пазла, очень большая деталь, наверное, все-таки появится из чистейшей слепой случайности».


Подготовила: Елена Мазовецкая. По материалам: Nautilus

Все права на данный русскоязычный текст принадлежат нашему журналу. Пожалуйста, не копируйте его в соцсети целиком. Если хотите поделиться информацией с вашими подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.

plastisphere microbes

 

Вас также могут заинтересовать статьи:
Пластисфера – новая оболочка Земли
Неожиданные авторы психологических публикаций
Акикики, птичкин астероид