«Мафусаил» — древнейшая планета

3 июня 2008

Печать Печать

Недавно найденную новую планету назвали Мафусаилом, в честь библейского патриарха, который жил 969 лет. Аналогия понятна: тысяча лет – невероятный возраст для человека, как и 13 миллиардов – невероятный возраст для планеты.

«Мафусаил» — древнейшая планета Планета возникла 13 миллиардов лет назад, но по последним данным, самой Вселенной 13,7+/-0,2 миллиарда лет!
Первый вопрос, который возникает, когда читаешь фразу «13 миллиардов лет», — не ошибка ли это? Возникает он потому, что появление какой-либо планеты менее чем через миллиард лет после Большого Взрыва, кажется совершенно невероятным. По крайней мере, с точки зрения превалирующей теории эволюции Вселенной.

Ибо теория эта гласит: никаких тяжёлых элементов в первом поколении звёзд не было — один водород и немного гелия. Затем, по мере того, как такие звёзды расходовали своё газовое «топливо», они взрывались, и их останки, разлетаясь во всех направлениях, попадали на поверхность соседних звёзд (которые в самом начале Вселенной, естественно, находились гораздо ближе друг к другу, нежели сейчас). В результате реакций термоядерного синтеза образовывались новые элементы. Более тяжёлые.

Возраст Солнечной системы с её планетами, включая Землю, оценивается учёными приблизительно в 4,5 миллиардов лет. Большая часть известных экзопланет (то есть, планет, обнаруженных возле других звёзд), имеют приблизительно тот же возраст.

Это дало учёным повод говорить, что это — временной порог образования планет. Планет, содержащих тяжёлые элементы.

Тогда как может быть, чтобы планета возникла 13 миллиардов лет назад, если, по последним данным, самой Вселенной 13,7+/-0,2 миллиарда лет?

Однако же, если вдуматься, теоретически возможности появления такой планеты ничто не противоречит. NASA установило, что первые звёзды стали появляться во Вселенной уже через 200 миллионов лет после Большого Взрыва.

Поскольку в то время звёзды находились друг к другу значительно ближе, чем сейчас, по вполне понятным причинам, образование тяжёлых элементов могло происходить довольно-таки оживлёнными темпами.

Большинство астрономов не верили, что в шаровых скоплениях могут существовать планеты
Кроме того, надо иметь в виду, где именно располагается данная планета. Речь идёт о шаровом скоплении M4, состоящем преимущественно из древнейших, относящихся к первому поколению звёзд. Это скопление отстоит от Солнечной системы на расстояние 5600 световых лет, и для земного наблюдателя находится в созвездии Скорпиона.

Впрочем, о таких скоплениях известно, что тяжёлых элементов там очень мало. Именно в силу того, что составляющие его звёзды слишком древни.

Как раз поэтому, кстати, большинство астрономов не верили, что в шаровых скоплениях могут существовать планеты.

В 1988 году в M4 был обнаружен вращающийся со скоростью 100 оборотов в секунду пульсар PSR B1620-26. Вскоре возле него обнаружился белый карлик, и стало очевидно, что система двойная: пульсар и карлик вращались друг друга с периодом раз в земной год. Как раз по гравитационному воздействию на пульсар белый карлик и был вычислен.

Однако потом обнаружилось, что на пульсар воздействует ещё один космический объект. Кто-то выдвинул идею о планете. На него замахали руками, поскольку речь шла о шарообразном скоплении. Но споры продолжались: на протяжении всех 1990-х годов астрономы пытались понять, что это такое. Гипотез было три: планета, бурый карлик (то есть, практически полностью выгоревшая звезда) или некая совсем уж крошечная «обычная» звезда с очень незначительной массой.

Проблема была в том, что и масса белого карлика тогда установить не удавалось.

Каким-то образом эта планета пережила всё, что можно было пережить - и бешеное ультрафиолетовое излучение, и радиацию от ближайших сверхновых, и ударные волны от их взрывов
На помощь пришёл Хаббл. Данные, полученные этим телескопом, позволили в итоге вычислить точную массу и температуру белого карлика (а также его цвет). Выяснив массу карлика и сопоставив его с изменениями в радиосигналах, поступающих от пульсара, астрономы вычислили наклон его орбиты по отношению к Земле.

А, выяснив наклон орбиты белого карлика, учёные смогли определить и наклон орбиты предполагаемой планеты и вычислить её точную массу.

Двух с половиной масс Юпитера — это слишком мало и для звезды, и даже для бурого карлика. Соответственно, планета — единственный оставшийся вариант.

Учёные предполагают, что это газовый гигант, в котором тяжёлые элементы присутствуют в очень незначительных количествах — по указанным выше причинам.

Образовался Мафусаил возле молодой звезды, сходной по своим свойствам с молодым Солнцем.

Каким-то образом эта планета пережила всё, что можно было пережить — и бешеное ультрафиолетовое излучение, и радиацию от ближайших сверхновых, и ударные волны от их взрывов, — всё то, что сопровождало процессы гибели старых и образования новых звёзд в том, что впоследствии будет названо шаровым скоплением М4.

Планета и её звезда в один прекрасный миг приблизились к пульсару и оказались у него в ловушке. Возможно, у пульсара был до того свой спутник, который оказался выбит во внешнее пространство.

Звезда, вокруг которой вращается Мафусаил, со временем раздулась, превратившись в красного гиганта, а затем сжалась до состояния белого карлика, походя ускорив вращение пульсара.

Мафусаил же продолжал мерно вращаться вокруг обеих звёзд на расстоянии, приблизительно равном расстоянию от Солнца до Урана.

Факт существования такой планеты говорит уж хотя бы о том, что во Вселенной планет может быть гораздо больше, чем предполагалось раньше. С другой стороны, Мафусаил предположительно является газовым гигантом. Более плотной и более похожей на Землю планеты в М4 просто бы не получилось. С другой стороны, теория утверждала, что в звёздных скоплениях, где тяжёлых элементов мало, планет не может быть вообще. Так что вполне возможно, что в скором времени мы узнаем что-то новое о нашей Вселенной. Быть может, новый, еще более мощный, телескоп уже на подходе, и ждать ответов на наши вопросы остается все меньше.

  • 1130
  • Андрей Лешуконский
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.