Большое космическое путешествие - читать онлайн книгу. Автор: Нил Деграсс Тайсон, Майкл Стросс, Дж. Ричард Готт cтр.№ 43

N_c = N_s × f_HP × f_L× f_i× f_c × (L_c/возраст Галактики),

где

N_c – количество готовых к контакту цивилизаций, которые мы можем наблюдать в Галактике сегодня;

N_s – количество звезд в Галактике (около 300 миллиардов);

f_HP – доля звезд, в зоне обитаемости которых вращается планета, пригодная для жизни, ~0,006;

f_L – доля планет из этого числа, где жизнь развивается; величина неизвестна, но, вероятно, близка к 1;

f_i – доля планет из этого числа, где развивается разумная жизнь; величина неизвестна, но, вероятно, довольно мала;

f_c – доля планет, населенных разумными существами, уровень технологического развития которых допускает межзвездный контакт; величина неизвестна, но, вероятно, близка к 1;

L_c – средний срок существования цивилизации, способной к контакту; величина неизвестна, но, вероятно, мала по сравнению с возрастом Галактики; и

возраст Галактики – около 10 миллиардов лет.

Начнем с количества звезд в галактике Млечный Путь, их около 300 миллиардов. Поскольку не каждая звезда в Галактике подходит для жизни, это количество нужно умножить на дробную величину – число долгоживущих звезд (которые горят достаточно долго, чтобы возле них могла сформироваться жизнь), а также имеющих планету в зоне обитаемости (f_HP). Таким образом, уменьшается общее число планет, на которых можно искать разумную жизнь. На момент написания этой книги, по результатам героической работы, в ходе которой было исследовано более 150 000 звезд, подтверждено существование более 3000 экзопланет. Это была настоящая революция.

Оказывается, звезды, у которых есть планеты, – обычное явление, и у многих звезд по несколько планет. Среди таких звезд мы ищем те, чьим планетам посчастливилось оказаться в зоне обитаемости. Экзопланеты можно находить по гравитационному воздействию, которое планета оказывает на родительскую звезду. В результате притяжения планеты угловая скорость звезды немного колеблется, и такое явление можно засечь. Чем ближе планета, тем заметнее колеблется угловая скорость звезды под влиянием ее гравитации и тем легче это обнаружить. Поэтому относительно несложно находить планеты, вращающиеся поблизости от своей звезды, но на таких планетах слишком жарко и жидкой воды там быть не может – они не вписываются в уравнение Дрейка. Крупнейший проект по поиску экзопланет выполнен при помощи космического телескопа «Кеплер» силами NASA. «Кеплер» ищет экзопланеты, фиксируя крошечный спад яркости звезды, когда планета проходит по диску звезды и пересекает линию взгляда. Такое явление называется «транзит». Радиус Юпитера составляет 10 % от солнечного. Площадь поперечного сечения Юпитера (πr²) – 1 % от аналогичной площади Солнца. Поэтому когда планета размером с Юпитер проходит мимо диска звезды, напоминающей по типу Солнце, яркость этой звезды временно падает на 1 %. Планета размером с Землю, чей радиус составляет 0,01 % от солнечного, уменьшает яркость такой звезды на 0,01 %. Телескоп «Кеплер» достаточно зорок, чтобы улавливать даже такие незначительные потускнения звезды, ведь его конструировали прежде всего для поиска землеподобных планет, но подобная точность – почти предел его возможностей. Многие планеты, открытые «Кеплером», сопоставимы по размеру с Юпитером или Нептуном (а такие планеты, насколько нам известно, непригодны для жизни), но попадаются и более мелкие, размером практически с Землю. На рис. 10.1 подтвержденные землеподобные планеты, найденные «Кеплером», показаны как точки. По оси ординат откладывается радиус планеты по сравнению с земным, а по оси абсцисс – радиус планетной орбиты в астрономических единицах. Большинство планет, открытых «Кеплером», вращаются вокруг звезд, похожих на Солнце. Жирные линии пересекаются в той точке, где на данной схеме находилась бы Земля. Нас интересуют экзопланеты, расположенные близ этой точки.

Транзиты удобнее всего фиксировать у планет, расположенных близко к звезде. Поэтому на всех планетах, открытых «Кеплером», слишком жарко, чтобы там могла существовать жизнь. Если планета вращается достаточно далеко от звезды и температура на ней благоприятствует жизни, то для обнаружения транзита такой планеты ее орбита должна пролегать точно по линии обзора. А поскольку период орбитального вращения у такой планеты дольше, она совершает меньше транзитов, и засечь ее сложнее. До сих пор телескоп «Кеплер» обнаружил всего около 10 планет размером в 1–2 диаметра Земли. Эти планеты получают от своих звезд примерно вчетверо больше света, чем Земля. Просто такие планеты сложнее искать методом транзитов.

Рис. 10.1. Экзопланеты, открытые космическим телескопом «Кеплер» (по состоянию на сентябрь 2016 года), с указанием их радиусов и расстояний от звезды. Точками обозначены более 1000 подтвержденных экзопланет, причем, по оси ординат откладывается радиус планеты (по сравнению с земным), а по оси абсцисс – расстояние каждой из планет от звезды (в астрономических единицах, а.е.). Все эти планеты были обнаружены при транзите по диску звезды (из-за такого транзита звезда немного тускнеет). Жирные линии пересекаются в той точке, где на этой схеме находилась бы Земля. Рисунок Майкла Стросса по данным NASA

Один из многообещающих кандидатов – это планета Кеплер 62e (на рис. 10.2 показано, какой ее изобразил художник). Это одна из пяти планет, вращающихся вокруг звезды спектрального класса K, названной «Кеплер 62» и расположенной примерно в 1200 световых лет от нас. Температура на поверхности этой звезды – около 4900 К. Радиус Кеплер 62e в 1,61 раза больше земного, и планета получает от звезды всего на 20 % больше лучистой энергии на квадратный метр, чем Земля получает от Солнца. Она должна находиться в зоне обитаемости. Это может быть либо скалистая планета, либо планета-ледышка, на поверхности которой плещется океан. Эта система, состоящая из нескольких планет, примерно на 2,5 миллиарда лет старше Солнечной системы.

Какова доля звезд (f_HP), в зоне обитаемости которых есть подходящая планета? Звезды спектрального класса G (к которому относится и Солнце) составляют примерно 8 % от общего количества звезд в галактике Млечный Путь. Нам известно, что они благоприятствуют жизни, ведь Солнце – одна из таких звезд. Те звезды, светимость которых значительно выше солнечной, выгорают слишком быстро, поэтому сложная разумная жизнь просто не успеет сформироваться на планете около такой звезды (ведь на Земле жизнь развивалась несколько миллиардов лет ^[13]). Более тусклые звезды (спектральные классы K и M) горят гораздо дольше Солнца, поэтому и они вполне удовлетворяют данному требованию.