Знание-сила, 2000 № 12 (882) - [16]
Обязательность таких траекторий проистекала из общепринятых представлений о формировании планет. Считается, что планетная семья, равно как и ее центральная звезда, образуется из первичного газопылевого дисковидного облака, медленно вращающегося вокруг своей оси. Звезда образуется благодаря постепенному стягиванию, сгущению центральной части диска, а планеты – за счет сгущений его наружных кольцевых слоев и последующих многократных соударений и слипаний протопланетных глыб. При этом трение в таком диске обязательно стабилизирует новообразовавшиеся планеты на почти круговых орбитах.
Однако орбиты большинства найденных до сих пор внесолнечных планет (18 из 33) оказались крайне далекими от круговых. Эти планеты (их орбиты, кстати, являются самыми большими из всех обнаруженных) обращаются вокруг своих звезд по весьма вытянутым, резко эллиптическим траекториям, длинная полуось которых почти в два раза больше короткой (у солнечных планет эти полуоси практически одинаковы). В сущности, эти орбиты напоминают не планетные, а кометные. Известно, что кометы потому так редко появляются около Солнца, что движутся по очень вытянутым орбитам, крайние точки которых находятся далеко за орбитами планет-гигантов. Между тем кометы – такие же порождения первичного газопылевого диска, как и сами планеты, и потому должны были бы, на первый взгляд, двигаться по почти круговым орбитам.
Астрономы полагают, что это различие вызвано тем, что кометы были вышвырнуты на свои нынешние вытянутые орбиты в результате гравитационных «толчков», которые они получали от планет, когда подходили к ним слишком близко. Открытие внесолнечных планет, движущихся по резко эллиптическим орбитам, показало, что аналогичные толчки могут получать и сами планеты в результате их гравитационного взаимодействия.
Обсчитывание моделей, в которых две воображаемые планеты образовались слишком близко друг от друга (на расстоянии в несколько астрономических единиц), выявило, что их взаимодействие приведет к тому, что одна из них будет неизбежно отброшена на внешнюю периферию своей системы, тогда как другая столь же неизбежно начнет по спирали приближаться к своей звезде. При таком спиральном движении эта вторая планета обязательно потревожит все прочие планеты системы, более близкие к звезде, и исказит их орбиты. Скорее всего, это и является причиной, по которой большинство внесолнечных планет движется по искаженным, вытянутым орбитам.
Приходится заключить, что нам, в нашей Солнечной системе, еще повезло: наши планеты-гиганты, видимо, образовались в несколько ином расположении. Напомним, однако, что некоторое время назад было показано, что по меньшей мере два околосолнечных гиганта – Нептун и Уран – образовались не на тех орбитах, где находятся сейчас, а были вытолкнуты на них гравитационным воздействием Юпитера и Сатурна. Стало быть, и наша Солнечная система подвержена тем же общим закономерностям, что остальные, она в этом отношении типична.
Повсюду в космосе образование планет и формирование их орбит оказывается хаотическим и катастрофическим процессом: хаотическим в том смысле, что его исход крайне резко зависит от самых ничтожных на первый взгляд изменений в начальных условиях, и катастрофическим, потому что по большей части он сопровождается разрушением уже сложившихся планетных орбит и вышвыриванием малых планет типа Земля (а комет – подавно) за пределы всей системы. Это объясняет происхождение тех «блуждающих в космосе», «бездомных» планет, о которых уже не раз писалось. В одной только нашей галактике, Млечном Пути с его двумястами миллиардами звезд (!) таких бездомных скитальцев могут быть миллиарды.
Нам, однако, посчастливилось: в нашей Солнечной системе хаотические и катастрофические взаимодействия затронули только дальние планеты, газовые гиганты, сдвинув их наружу от места образования, но не оказав разрушительного влияния на малые, более близкие к Солнцу планеты. Более того, все планеты нашей системы, в том числе, конечно, и Земля, сохранили почти круговые орбиты. Для существования жизни на Земле это имело решающее значение: даже если бы наша планета была не то что вышвырнута в космос, но даже просто перешла на сильно вытянутую, кометного типа орбиту, возникновение жизни на ней было бы, пожалуй, невозможно. Видимо, стабильные круговые орбиты, характерные для планет Солнечной системы, весьма не частое явление в космосе. Из-за начальной хаотичности любой планетной системы, то есть резкой зависимости ее будущего от начальных условий, такой «почти идеальный» конечный результат, как в нашей семье планет, требует исключительного сочетания исходных обстоятельств.
Расстояние у казано в астрономических единицах.
Сравнительное расположение планет Солнечной системы и некоторых недавно открытых планет
До сих пор мы говорили только об орбитах. Но у планет есть еще и такая характеристика, как масса, и открытие свыше тридцати внесолнечных планет позволяет ответить на вопрос, является наша Солнечная система типичной или не типичной в этом отношении. Из 33 новооткрытых планет 29 обнаружено около обычных звезд и четыре остальных – вблизи так называемых пульсаров (сверхмассивных «нейтронных» звезд, обладающих крайне быстрым вращением). Если расположить массы этих двадцати девяти планет (измеренные в массах Юпитера) в рамках некой гистограммы, то выявится интересная закономерность. Прежде всего, оказывается, что все новооткрытые планеты в несколько раз массивнее Юпитера. Но это пока лишь кажущаяся закономерность.
