В Тельце столкнулись две земли

В ясную погоду зимними вечерами можно заметить в небе небольшое звёздное скопление Плеяд, расположенное у границы созвездия Тельца, над Альдебараном. Это, наверное, самое знаменитое звёздное скопление, известное многим древним культурам. Греки назвали его по имени семи сестёр – дочерей Плейоны и титана Атласа, помещённых Зевсом на небо, чтобы спасти от гнева отца. Славянам оно было известно как Стожары, а астрономы называют объект М45 (читается «Месье 45», по имени французского астронома XVIII века, занёсшего Плеяды в свой каталог под 45-м номером).

За годы и века, что человек смотрит на эти звёзды, очертания «маленького ковшика», казалось бы, совсем не изменились. Однако теперь появилась веская причина снова поднять глаза к небу: где-то на краю скопления находится звёзда HD 23514, у которой должны быть похожие на Землю планеты. Возможно, они уже сформировались, возможно, только-только слипаются из планетных «эмбрионов» в единые тела. Одно известно точно: эти не то планеты, не то их эмбрионы, как и Земля, состоят из камня.

И совсем недавно два таких тела столкнулись, рассеяв по всей звёздной системе огромное количество пыли.

На самом деле, увидеть сегодня вечером HD 23514 невооружённым взглядом не получится: это звёздочка примерно 9–10-й звёздной величины, и понадобится телескоп или хороший бинокль, чтобы отыскать её среди почти полутора тысяч звёзд Плеяд («Семь сестёр» – это только самые яркие из них.) А астрономам Джозефу Ри, Инсок Сону и Бенджамину Зукерману из Калифорнийского университета, Калтеха и Института астробиологии NASA, чтобы найти следы присутствия пыли, потребовались гораздо более мощные инструменты – космический телескоп Spitzer, работающий в инфракрасной области спектра, и один из телескопов-близнецов Gemini с диаметром зеркала 8 метров, расположенный на Гавайях.

В HD 23514 учёных привлекло то обстоятельство, что эта близкая звезда подозрительно много излучает в инфракрасной области спектра. Как правило, это свидетельствует о наличии большого числа пыли вблизи звезды. Космические пылинки перехватывают часть излучения звезды, нагреваются и начинают светиться в инфракрасном диапазоне. Такое излучение человек чувствует как тепло – например, тепло от печки или батареи, если между нагретым объектом и кожей нет прямого контакта. Доля излучения, которую может перехватить пыль, может доходить почти до 100%; в таких случаях самой звезды мы не видим, однако инфракрасные телескопы показывают ярко светящийся объект.

Звезда HD 23514 испускает почти в три раза больше света, чем Солнце, и немного горячее нашей звезды. Однако почти 2% излучения здесь приходят именно в форме инфракрасных волн – это в тысячи раз больше, чем у Солнца. Такая яркая светимость в инфракрасном диапазоне характерна, скорее, для очень молодых, недавно сформировавшихся звёзд: без пыли в наше время звёзды просто не могут родиться. Но HD 23514 – звезда хотя и не пожилая, но и не совсем юная. Ей около 100 миллионов лет, как и большинству звёзд Плеяд. За такое время вся та пыль, что присутствовала при рождении, уже давно была бы выметена из системы излучением HD 23514: поглощая свет, пылинки перехватывают не только его энергию, но и импульс, а 2% импульса всего того света, что излучает звезда, – это очень много.

Следовательно, пыль появилась совсем недавно, заключают учёные. И взяться ей неоткуда, кроме как от столкновения двух крупных тел, похожих на Землю. Сильнее всего пыль излучает в линии кремния, а это основной строительный материал планет земной группы; планеты-гиганты состоят в основном из лёгких газов – водорода и гелия, а карликовые планеты на окраинах Солнечной системы вроде Плутона и Седны – это, по-видимому, огромные глыбы замёрзших углеводородов.

Находится пыль в подходящем месте. Характерная температура большей её части – около 400 градусов по шкале Цельсия, что для звезды типа HD 23514 соответствует расстоянию в четверть астрономической единицы – расстояния от Земли до Солнца. У учёных нет сомнений, что пыль рассеяна и дальше от звезды, на расстояниях до нескольких астрономических единиц. Так что, когда из планетных эмбрионов, столкновение которых породило пыль, соберутся полноценные планеты, они окажутся в зоне, более или менее благоприятной для жизни.

Исходя из доли излучения, перехваченного пылью, и вида её спектра учёные оценили полную массу пыли – около 100 триллионов мегатонн; это примерно масса Луны. Смущать такое большое значение не должно – по мнению многих астрономов, и сама Луна появилась похожим образом, когда молодая Земля столкнулась с телом, похожим на Марс. Пыль и осколки, оставшиеся на орбите вокруг нашей планеты, со временем собрались в один большой спутник, который сейчас всё время обращён к Земле одной и той же своей стороной.

По подсчётам астрономов, прожить на орбите вокруг HD23514 такое количество пыли может лишь около 250 тысяч лет. За это время самые мелкие пылинки будут выметены излучениям, а те, что покрупнее, упадут на звезду. Например, время жизни пылинок размером 1 микрон – всего около 50 лет. Фрагменты покрупнее дробятся на более мелкие части, что требует времени. Следовательно, катастрофическое событие, породившее столько пыли, произошло почти в историческое время, когда Землю уже населяли люди или их ближайшие родственники и предки. Не исключено, конечно, что пыль появилась не одномоментно, а в результате многих менее масштабных столкновений. В этом случае последнее событие могло произойти и совсем недавно. Впрочем, не позже конца XX века: именно тогда на орбите находился космический телескоп IRAS, данные с которого и помогли идентифицировать HD 23514 как источник инфракрасного излучения.

Обнаружение следов твёрдых планет у относительно молодой звезды, расположенных на тех же расстояниях от своей звезды, что планеты земной группы от Солнца, заставляет сделать ещё одно естественное предположение.

Планетные системы, подобные нашей, – скорее правило, чем исключение.

Правда, обнаруживать их пока сложно – большинство методов более чувствительны к крупным телам, расположенным недалеко от своих звёзд, и именно такие планеты и открывают учёные в настоящее время.

Возможно, уже сформировавшаяся планета есть и у HD 23514. Астрономы заметили, что в спектре звезды нет следов наличия очень горячей пыли, расположенной ещё ближе к звезде. Поскольку пыль должна постепенно оседать на неё, самое простое объяснение здесь – наличие вблизи звезды относительно крупной планеты, перехватывающей пыль. Такие тела образуют характерные прогалы в пылевых дисках, собирая на себя всё вещество в пределах досягаемости. Правда, на этой планете жизни в нашем понимании никак не может быть: температуры на ней не могут быть ниже примерно тысячи градусов, да и звезда слишком молода, чтобы на её планетах успело развиться что-нибудь высокоорганизованное.

Возможно, что-то более интересное есть у ещё одной звезды – двойной системы из каталога космического аппарата Tycho, у которой учёные также нашли сильный избыток инфракрасного излучения. Имя её они пока не называют, но обещают представить статью с результатами нового исследования в ближайшее время. С результатами нынешнего можно будет ознакомиться на страницах Astrophysical Journal или уже сейчас – в виде препринта.