Ученые РАН впервые в истории российской науки нашли сразу 8 потенциальных экзопланет! Мы поговорили с соавтором открытия

Поздравляем вас и ваших коллег с открытием! Но перед тем как мы перейдем непосредственно к его обсуждению, не могли бы вы напомнить нашим читателям о том, что же такое экзопланеты?

Все просто — это планеты, которые вращаются вокруг других звезд. Их иногда так и называют внесолнечными планетами. Наименование же «экзопланеты» — это калька с английского “extrasolar planet”, то есть планеты, которые находятся вне нашей Солнечной системы.

Насколько я знаю, астрономы еще в XIX веке подозревали, что вокруг других звезд также вращаются планеты, однако первый такой объект удалось обнаружить лишь совсем недавно — на рубеже 1980-90-х годов. Почему этого открытия пришлось так долго ждать?

Не было соответствующих точных технологий, ведь мы не можем просто взять и увидеть эти планеты в телескоп, как Марс или Сатурн. Это сравнительно небольшие объекты, которые находятся очень далеко от Земли. Поэтому нам необходимо придумывать разные ухищрения, чтобы их найти.

Как была открыта первая экзопланета? Ученые заметили, что свечение одной из звезд периодически немножко меняет спектр. Выяснилось, что это происходит из-за того, что в какой-то момент планета приближает или удаляет звезду от нас, так как они вращаются относительно центра масс. В телескоп это изменение спектра выглядит так, как будто звезда немножко двигается то к наблюдателю, то от него. За счет этого и удалось сделать первое открытие.

С тех пор методы стали совершенствоваться, что позволяет открывать все новые и новые экзопланеты. Причем делается это благодаря работам как наземных, так и орбитальных телескопов.

В сообщениях журналистов говорится о том, что до этого момента российские ученые самостоятельно не открывали экзопланеты. Это правда?

Это все же не совсем корректно. Были единичные случаи, когда российские ученые это делали, но в составе международных консорциумов. В частности при совместной работе на российско-турецком телескопе. Также наши ученые принимали участие в валидации уже открытых другими учеными кандидатов в экзопланеты. Проще говоря, они смотрели действительно ли объект, в котором их коллеги заподозрили внесолнечную планету, является таковой.

Однако так, чтобы полностью российская группа ученых прицельно искала и нашла новые кандидаты в экзопланеты, то есть объекты, которые раньше никто не наблюдал, такое действительно произошло впервые.

Сколько времени у вас занял этот прицельный поиск?

Фактически проект стартовал в середине 2020 года. В нем принял участие консорциум из 13 научных организаций, который получил грант от правительства России на исследование экзопланет.

Почему первых находок пришлось ждать два с половиной года?

Это очень долгая работа. Пришлось отработать методику наблюдений, методику обработки информации. Представьте себе — ночное небо, на нем мерцают звезды. И вот нам необходимо найти среди них те, чье свечение периодически чуточку меняется, причем на совсем незначительные, незаметные глазу величины.

Как же это удалось сделать?

Специальной астрофизической обсерватории (САО РАН) в Нижнем Архызе инициативно было построено несколько роботизированных телескопов с диаметром линзы 50 сантиметров. В течение многих месяцев эти телескопы смотрели в определенные участки неба и собирали данные о свечении нескольких миллионов звезд. Потом эта информация архивировалась и обрабатывалась с помощью специальных астрономических программ. Кстати сказать, их тоже разрабатывали самостоятельно.

Так при обработке данных за первое полугодие наблюдений (это период с конца 2020 по начало 2021 года) было обнаружено восемь потенциальных экзопланет.

Вы пользовались тем же методом, что и ваши коллеги, которые когда-то открыли первую экзопланету?

Не совсем. Мы использовали другой метод наблюдения фотометрического транзита, а не измерение лучевой скорости — смотрели не на изменение спектра, а на уменьшение интенсивности свечения звезды. Проще говоря, когда между звездой и телескопом проходит экзопланета (мы называем это событие транзитом), она закрывает от нас часть света своего светила. Излучение становится несколько менее интенсивным.

Так мы и обнаруживаем потенциальные экзопланеты. Однако все не так просто. Такое изменение может быть связано не только с ними. Есть так называемые кратные звезды — они состоят из двух и более звезд, которые тоже могут налагаться друг на друга при орбитальном вращении. Изменения светимости звезды могут быть связаны также со вспышками на ее поверхности. Поэтому нужно смотреть не только за тем, как меняется свет от звезды, но и за тем, с какой периодичностью это происходит. Ориентируясь на этот признак, мы и выделили восемь потенциальных планет.

Давайте наконец перейдем к ним. Где расположены эти планеты?

Все они находятся в нашей Галактике, называемой Млечный Путь. Они расположены в разных звездных системах, но все они находятся довольно далеко от нас, на расстоянии сотен килопарсек, то есть в нескольких сотнях световых лет от нас.

Что примечательно, все эти планеты вращаются вокруг довольно слабых звезд, напоминающих по предварительным характеристикам наше Солнце. Это особенно интересно, ведь чаще всего экзопланеты, находят вокруг намного более ярких объектов, потому что это проще.

Можем ли мы что-то сказать о том, что это за планеты?

Приблизительно. С Земли мы пока можем наблюдать только планеты типа Горячих Юпитеров. В нашей Солнечной системе таких нет.

Это газовые гиганты, которые вращаются на так называемых тесных орбитах. Проще говоря, они находятся очень близко к своим светилам и очень быстро совершают вокруг них полный оборот. Если Земля облетает Солнце по кругу за 365 дней, то у этих планет время оборота может составлять 5—8 дней, а то и меньше!

Это очень интересные объекты. Еще недавно было не совсем понятно, как они вообще могут оставаться стабильными — почему их не разрушает звездный ветер или влияние звезды. Однако исследование показало, что существование таких объектов все же возможно. Этим вопросом активно в рамках нашего проекта занимались коллеги их Института астрономии РАН и Института лазерной физики СО РАН, они просчитали математические модели таких планет, чтобы лучше понять, как они устроены.

Но вы сказали, что это пока только кандидаты в экзопланеты?

Да. Как я уже сказал, есть официальная процедура валидации, то есть подтверждения, что обнаруженный объект действительно является планетой. Такие проверки проводятся всем мировым научным сообществом. Мы тоже запланировали специальные наблюдения для этих целей, они начаты уже по двум из восьми обнаруженных нами потенциальных экзопланет. Однако валидация — длительная процедура и может занять до нескольких лет.

В чем значение вашего открытия, почему оно вызвало такой ажиотаж?

Дело в том, что исследование экзопланет — это достаточно технологически продвинутая и тонкая наука. И до недавнего времени мы довольно серьезно в этом направлении отставали. И вот сейчас российские ученые показали, что мы можем дотянуться до наблюдения экзопланет, что у нас есть соответствующие технологии, которые в будущем могут использовать и другие исследовательские команды из России.

Это, наверное, даже важнее, чем открытие конкретных восьми кандидатов, ведь в целом науке известно уже около 5000 экзопланет.

Ранее вы сказали, что обработали только информацию, полученную за первые полгода исследований. Из этого можно заключить, что обработка данных продолжается?

Да, сейчас обрабатывается второе полугодие, то есть наблюдения 2021 — начала 2022 года. И мы ожидаем новых открытий.

Есть ли шанс, что среди них будут не газовые гиганты, а каменистые планеты, похожие на Землю?

К сожалению, пока нет. Роботизированные телескопы с зеркалом в 50 сантиметров не позволяют нам «дотянуться» до землеподобных планет. Но это можно сделать, используя спектрограф, к примеру, такой, как установлен на большом шестиметровом телескопе в Архызе, благодаря работе специалистов САО РАН в будущем мы планируем его задействовать, но это произойдет не прямо сейчас.