Тридцать лет назад, 6 октября 1995 года, мир узнал о первом открытии планеты за пределами нашей Солнечной системы, обращающейся вокруг звезды, похожей на Солнце. Ей дали имя 51 Пегаса b, и это был мир, не похожий ни на что из виденного нами ранее: газовый гигант, подобный Юпитеру, но расположенный так близко к своей звезде, что его год длится чуть более четырех земных дней, а небо раскалено до температуры в 1000 градусов Цельсия.

Открытие 51 Пегаса b стало переломным моментом в истории астрономии. Мы больше не были ограничены изучением лишь планет нашей собственной Солнечной системы; перед нами открылась для исследования целая вселенная планетных систем.

«Когда была обнаружена первая экзопланета, я помню, как подумала, что это действительно круто, но в то же время: «Ну конечно! Как будто могло быть иначе!»» — сказала Аманда Хендрикс, директор Института планетологии в Аризоне.

Та первая экзопланета оказалась лишь авангардом для целой галактики, буквально набитой планетами. Сегодня количество подтвержденных экзопланет перевалило за 5500 и продолжает расти. Статистика подсказывает, что почти у каждой из примерно 200 миллиардов звезд в нашей галактике Млечный Путь есть планеты.

Это означает, что планет там невероятно много, но 51 Пегаса b была первой. Как и большинство экзопланет, ее обнаружили косвенным методом. Астрономы Мишель Майор и Дидье Кело из Женевского университета искали планетные системы с помощью спектрографа ELODIE, установленного на 1,9-метровом телескопе в обсерватории Верхнего Прованса во Франции. ELODIE мог зафиксировать «покачивание» звезды.

Почему планета заставляет звезду колебаться? Представьте себе родителя и ребенка на противоположных концах длинных качелей. Родитель, будучи крупнее, обладает большей массой, поэтому центр масс системы находится гораздо ближе к нему. Именно поэтому качели перевешивают в сторону взрослого.

Но если они захотят сбалансировать качели, родителю придется подвинуться ближе к точке опоры, сместив общий центр масс. Как только он окажется прямо над опорой, качели уравновесятся.

То же самое происходит и в планетных системах. Звезда расположена очень близко к центру масс, поскольку содержит подавляющую часть массы системы. Часто этот центр находится внутри самой звезды, но что важно — он смещен относительно ее собственного центра.

Планета вращается не строго вокруг звезды, а вокруг этого общего центра масс. И наоборот: звезда тоже вращается вокруг центра масс, поэтому со стороны кажется, что она «покачивается», периодически приближаясь к нам и удаляясь от нас. Это движение крайне мало, но оно вызывает доплеровское смещение в свете звезды — когда звезда движется в нашу сторону, длины волн ее света сокращаются (синее смещение), а когда удаляется — растягиваются (красное смещение). Это тот же эффект, что и изменение тона сирены проезжающей мимо машины. Чем массивнее планета и чем она ближе к звезде, тем сильнее это смещение.

Майор и Кело обнаружили 51 Пегаса b, измерив с помощью ELODIE доплеровское смещение в свете ее звезды, вызванное этим покачиванием. Астрономы называют этот метод «методом радиальных скоростей». С тех пор этим способом были найдены сотни планет, а тысячи других — подтверждены. До сих пор не удалось получить прямого изображения 51 Пегаса b — планета слишком далека (50 световых лет) и слишком близка к своей звезде, чтобы наши лучшие телескопы могли ее разглядеть.

Однако в открытии был неожиданный поворот. Майор и Кело ожидали обнаружить планетные системы с архитектурой, похожей на нашу Солнечную систему, где небольшие каменистые планеты находятся ближе к звезде, а крупные газовые гиганты — дальше.

Поэтому стало шоком, когда размер доплеровского смещения указал на то, что 51 Пегаса b — газовый гигант практически на пороге своей звезды. Такие планеты мы теперь называем «горячими юпитерами», но в то время астрономы были озадачены тем, как такое возможно. Согласно моделям формирования планет, газовые гиганты не могут образоваться так близко к светилу. Эта загадка с тех пор решена: 51 Пегаса b и другие горячие юпитеры сформировались дальше от своей звезды, а затем мигрировали внутрь системы на свои нынешние близкие орбиты.

Для Дона Поллакко, ведущего научного сотрудника будущей миссии по поиску планет PLATO Европейского космического агентства, открытие 51 Пегаса b — яркий пример того, как опасно позволять своим предположениям и научным предубеждениям закрывать от нас реальность.

Это открытие положило начало золотой лихорадке в астрономии. Вслед за первопроходцами устремились десятки научных групп, разрабатывались новые, более точные инструменты, такие как знаменитый космический телескоп «Кеплер», который одним махом открыл тысячи новых миров. Мы узнали, что разнообразие планет поражает воображение: есть планеты, вращающиеся вокруг двойных звезд, как Татуин из «Звездных войн», алмазные планеты, планеты с раскаленными лавовыми океанами и миры, полностью покрытые водой.

Сегодня фокус поисков сместился. Ученые уже не просто хотят знать, есть ли там планеты, их цель — найти среди этого бесконечного множества миры, похожие на Землю, и perhaps даже найти в их атмосферах признаки жизни — так называемые биомаркеры. Новые обсерватории, такие как космический телескоп «Джеймс Уэбб» и будущий чрезвычайно большой телескоп (ELT), уже начали эту кропотливую работу.

Открытие Майора и Кело, за которое они в 2019 году получили Нобелевскую премию по физике, навсегда изменило наше место во Вселенной. Оно низвело наш космический адрес с уникального статуса «Солнечная система» до рядового «звезда по имени Солнце на окраине Галактики, одна из миллиардов других, у большинства из которых тоже есть планеты». Это открытие одновременно и унизительно, и вдохновляюще. Оно показало, что мы лишь малая часть грандиозного космического узора, но в то же время дало нам ключ к его пониманию. И кто знает, может быть, следующее эпохальное открытие — обнаружение жизни на одной из этих далеких планет — уже не за горами. И тогда имена новых первооткрывателей встанут в один ряд с именами Майора и Кело.