Древние или молодые?

Недавно астрономические круги были взволнованы неожиданным открытием еще одной «внесолнечной» планеты. Вообще говоря, таких планет уже открыто свыше ста и можно было бы к этому привыкнуть, когда б не тот факт, что новая планета была открыта там, где ей, по всем прежним представлениям, быть не полагалось. И это привело астрономов к необходимости пересмотреть некоторые из устоявшихся представлений относительно образования планет.

Журнал «Science» сообщил об открытии новой планеты под заголовком «Древняя планета заставляет перевести часы», имея в виду, разумеется, «часы Вселенной».

Менее всего вероятно встретить планету в самых древних космических образованиях, где преобладают звезды первого поколения, а такими образованиями до последнего времени считались шаровые звездные скопления. Они обнаружены практически во всех обследованных галактиках, включая наш Млечный Путь. Их отличают две важные особенности.

Во-первых, повышенная плотность. Если, например, количество звезд нашей галактики, содержащихся в участке размером в один кубический световой год, составляет в среднем (во всяком случае, в ближайших окрестностях нашего Солнца) всего одну сотую (то есть одна звезда приходится здесь на сто кубических световых лет), то в рядовом шаровом скоплении нашего Млечного Пути (а в нем таких скоплений около двухсот) этих звезд в одном кубическом световом году — несколько сотен, то есть в 10 тысяч раз больше! Фантастически яркое там, должно быть, небо, если есть кому взглянуть.

Во-вторых, практически все звезды всех шаровых скоплений Млечного Пути — это «звезды первого поколения», почти что ровесники Биг Бэнга, разве что на несколько сот миллионов лет моложе. Поэтому планет в шаровых скоплениях быть не должно. Это последнее утверждение давно проверено на практике. Так, тщательное исследование спектра типичного шарового скопления М4 показало, что содержание тяжелых элементов в нем в тридцать раз меньше, чем в нашем Солнце. А такое же тщательное обследование огромного числа (34 тысячи!) звезд другого шарового скопления, 47 Tucanae, показало, что ни одна из них не имеет крупных спутников-планет.

Но вот сейчас американский астрофизик Сигурдсон и его коллеги выступили с сенсационным утверждением, что они обнаружили именно такую планету и именно в шаровом скоплении М4 — в том самом с ничтожным содержанием тяжелых элементов, возраст которого, судя по всем данным, составляет около 13 миллиардов лет. Наилучшее согласование с данными наблюдений дает модель, в которой, кроме «белого карлика», вокруг пульсара обращается невидимая планета с массой примерно в 2,5 раза больше нашего Юпитера.

Это не может быть планета той сверхновой звезды, из которой когда-то образовался пульсар, потому что при взрыве всякой сверхновой сгорает все, что находится в ее ближайших окрестностях. Поэтому Сигурдсон и его коллеги снова обратились к компьютерным моделям, на сей раз объясняющим возможное происхождение этой звездно-планетной системы (с учетом данных о ее строении и параметрах движения), и обнаружили, что наилучшее совпадение с фактами дает следующая модель.

Когда-то у пульсара, этого остатка древнейшей сверхновой «звезды первого поколения», был свой спутник, обычная звезда. Затем к этой бинарной системе, мирно существовавшей в глубинах шарового скопления, случайно приблизилась другая звезда с огромным газовым спутником-планетой и, подобно биллиардному шару, «вышибла» прежний спутник пульсара и заняла его место. В результате «отдачи» после удара новая звездная система (пульсар и звезда-пришелец с ее планетой) вылетела из центра скопления на его периферию, где и находится в настоящее время. Затем, около 500 миллионов лет назад, звезда-пришелец угасла, сбросила свою верхнюю атмосферу на пульсар, чем придала ему его безумно быстрое вращение, а сама превратилась в нынешнего «белого карлика», который еще больше приблизился к пульсару и стал обращаться вокруг него. Планета же «обустроилась» на более далекой орбите и теперь обращается вокруг этой бинарной системы, совершая примерно один оборот за сто лет.

Все прекрасно, изящно и даже правдоподобно, как считают многие теоретики, но вопрос-то все равно остается: откуда в древнем шаровом скоплении взялась планета, если для ее образования нужны тяжелые элементы, которых в этом скоплении практически нет? Сигурдсон предполагает, что этот парадокс требует пересмотра прежних представлений о механизме образования больших газовых планет типа Юпитера, и другие астрономы как будто уже готовы с ним согласиться. Возможно, что для образования газовых планет-гигантов не так уж необходимо наличие твердого ядра из тяжелых элементов и они могут формироваться напрямую из того же газа, что та звезда, около которой они затем обращаются. Если такая возможность реальна, говорит Сигурдсон, то она означает, что планеты — а стало быть, и жизнь на них — могли возникнуть на 5-6 миллиардов лет раньше, чем считалось до сих пор.

Это последнее утверждение — относительно возраста жизни во Вселенной — еще нуждается, однако, в дополнительном анализе, потому что возникновение жизни требует не только наличия планет, но и выполнения еще ряда условий. К сожалению, обсуждение этих условий требует куда большего места и времени, чем позволяют рамки данной заметки.

Сколько лет звездам?

Возраст старейших звезд во Вселенной определялся несколькими способами. Все они дали сходные результаты.

Американские астрономы Лоуренс Краусс и Брайан Чабойер, обследовав шаровые скопления звезд, пришли к выводу, что возраст старейших звезд составляет 12 ± 1 миллиард лет.

Судя по температуре наиболее холодных белых карликов — остатков выгоревших когда-то звезд, — возраст самых древних объектов равняется 12,7 ± 0,7 миллиардов лет.

Определяя возраст звезды CS 31082-001 по «радиоактивным часам», группа астрономов Парижской обсерватории получила результат 12,5 ± 3 миллиарда лет. Вообще же подобный метод дает очень сильный разброс — от 11 до 20 миллиардов лет.

Наконец, лучший результат показал зонд Уилкинсона. Согласно его данным, Вселенная родилась 13,7 ± 0,2 миллиарда лет. Первые звезды в ней возникли примерно через 100 — 400 миллионов лет.

Космический телескоп имени Уэбба

Модель столкновения нейтронных звезд

Ал Бухбиндер