Джеффри Марси
Астрономы искали экзопланеты и в XIX столетии, и в первой половине XX. Однако долгое время из этого ничего не получалось. Еще 13 лет назад экзопланеты существовали лишь в теории. Но открытие было уже на подходе. 23 ноября 1995 года профессор астрономии Женевского университета Мишель Мэйор и его аспирант Дидье Келоз опубликовали в журнале Nature статью, из которой мир узнал о долгожданном открытии планеты, обращающейся вокруг обычной звезды 51 Пегаса.
Всего через несколько недель американцы Джеффри Марси и Пол Батлер подтвердили этот результат и сообщили о регистрации еще пары экзопланет, обращающихся вокруг звезд из созвездий Большой Медведицы и Девы. А затем подобные открытия посыпались как из ведра. На конец августа астрономы в общей сложности зарегистрировали 306 экзопланет, а к концу года их число имеет все шансы возрасти.
Профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли Джеффри Марси [Geoffrey Marcy] давно уже приобрел титул самого результативного в мире охотника за внесолнечными планетами. Его группа обнаружила около половины всех известных экзопланет, 150 из 306, плюс еще семь, которые пока не объявлены. А с живым классиком науки человеку моей профессии поговорить всегда приятно. Я позвонил знаменитому ловцу экзопланет и попросил об эксклюзивном интервью, которое он охотно дал.
Алексей Левин: Джефф, расскажите для начала, как получилось, что Вы занялись экзопланетами? И когда это было?
Джеффри Марси: В точности четверть века назад, в 1983 году. Я тогда был постдоком в Институте Карнеги в Пасадене. В то время еще никто в точности не знал, обладают ли планетами хоть какие-то звезды, кроме нашего Солнца. А меня больше всего интересовало, можно ли считать Землю единственной планетой во Вселенной, на которой зародилась жизнь. Вот и захотелось решить эту загадку с помощью наблюдений, которые было естественно начать с поиска звезд, обладающих хоть какими-то планетами. Я тогда хорошо разбирался в доплеровской спектроскопии, которая сулила самые лучшие возможности в открытии таких звезд. Вот и решил применить эти знания на практике.
Здесь мне придется прервать беседу с профессором Марси, чтобы дать некоторые объяснения. Предположим, что мы смотрим на звезду, вокруг которой обращается планета. Конечно, она отражает звездный свет, но очень слабо, и потому не видна даже в лучшие телескопы. Однако в ее существовании можно убедиться с помощью спектрального анализа звездного света.
В своем движении вокруг звезды, планета будет то приближаться к Земле, то удаляться от нее. Двигаясь в нашем направлении, она потянет звезду за собой и тем самым немного увеличит ее радиальную скорость по отношению к Земле. Когда планета пойдет на удаление от Земли, эта скорость несколько уменьшится. В результате звезда с точки зрения земных наблюдателей будет покачиваться подобно маятнику. При увеличении ее радиальной скорости спектральные линии звездного излучения вследствие эффекта Доплера будут смещаться в голубую сторону, а при уменьшении - в красную.
Поскольку планета обращается по замкнутой траектории со стабильным годом, подобные смещения окажутся строго периодичными. Их вполне можно выявить с помощью чувствительных спектроскопов. Разумеется, длительность наблюдений должна составлять не менее планетарного года, а еще лучше – нескольких лет. Техника идентификации несветящихся звездных спутников с помощью доплеровской спектроскопии не работает только для планет, орбитальные плоскости которых строго перпендикулярны лучу зрения на Землю.
А теперь вернемся к интервью.
А.Л.: Значит, доплеровской спектроскопией Вы овладели еще раньше, не так ли?
Д.М.: Да, когда я еще был аспирантом в Калифорнийском университете в Санта-Крус. В то время много занимался измерением звездных скоростей с помощью доплеровской техники. Так что опыт имелся. Однако я понимал, что для выявления звездных качаний, вызванных присутствием планет, надо значительно увеличить чувствительность спектроскопов. Вот этим я прежде всего и занялся.
А.Л.: И первые успехи пришли очень нескоро, через 12 лет. Почему так получилось?
Д.М.: Было множество технических проблем. Ожидаемые колебания звездных радиальных скоростей нетрудно вычислить, они составляют всего лишь несколько метров в секунду. Доплеровские линии в таких случаях смещаются очень ненамного, поэтому зарегистрировать такие сдвиги весьма сложно. Ни один спектрометр не работает идеально, всегда возникают систематические ошибки, порожденные самим прибором. Надо было научиться их устранять, это заняло много времени. Сейчас такие задачи решаются куда быстрее – и из-за накопленного опыта, и из-за наличия куда более мощных компьютеров.
А.Л.: В 80-е годы поиском экзопланет уже занимались и другие научные группы, не так ли?
Д.М.: Вы правы. Еще раньше меня такие поиски начали канадцы Брюс Кэмпбелл и Гордон Уокер, у которых я многому научился. Однако в 1987 году они бросили эту работу – вероятно, сочли ее бесперспективной. У нас в Штатах тогда за экзопланетами очень активно охотились астрономы из Техасского и Аризонского университетов, которые тоже применяли доплеровскую спектроскопию.
Астрономы из Женевы подключились позднее, причем они в основном искали не планеты, а несостоявшиеся звезды типа коричневых карликов. Однако швейцарцам повезло. Они наткнулись на звезду солнечного типа с крупной планетой, обращающейся по круговой орбите очень малого радиуса, всего 7 с половиной миллионов километров. Она совершает полный оборот всего лишь за четверо суток с небольшим, так что доплеровские линии звездного света смещаются с очень коротким периодом. Такие сдвиги выявить куда легче, чем в случае планет, чьи периоды измеряются месяцами и годами. Вот и получилось, что их первая публикация несколько опередила нашу.
А.Л.: Джефф, Вы чувствовали, что идет гонка и конкуренты наступают на пятки?
Д.М.: Пожалуй, нет. Все дело в том, что открытий мы и не ожидали. Шансы обнаружить хоть одну внесолнечную планету тогда казались настолько эфемерными, что трудно было надеяться на успех. Мы просто делали то, что другие астрономы считали бессмысленной тратой времени.
А.Л.: Как часто случается в науке, вроде бы безнадежный поиск обернулся множеством открытий, в том числе и Ваших. Как я понимаю, Вы по-прежнему гоняетесь за экзопланетами?
Д.М.: Разумеется. Вы знаете, конечно, что сначала астрономы в основном открывали гигантские газовые планеты, похожие на Юпитер и Сатурн. Некоторые из них очень близки к своим звездам и потому сильно нагреты их лучами – их называют горячими Юпитерами. Однако сейчас имеются приборы, позволяющие регистрировать каменистые планеты, которые размером и массой не слишком отличаются от Земли. Этим занимается и моя группа.
Я только что вернулся с Гаваев, где провел 11 ночей на гигантском телескопе Обсерватории им. Кека. Во время этого сеанса мы искали твердые планеты с массами в диапазоне от пяти до тридцати земных масс. Предварительно отобрали 230 звезд и стали проверять их на наличие планет.
А.Л.: А результатами не поделитесь?
Д.М.: Собранные данные еще надо обработать, но у нас уже есть отличные кандидаты. Судя по всему, удалось открыть как минимум три новые каменистые планеты с массами в 7, 9 и 12 масс Земли. Мы как раз готовим статью с изложением этих результатов.
