Вселенная. Пространство. Время 2017 №10 (159) [Журнал «Вселенная. Пространство. Время»] (pdf) читать онлайн

международный научно-популярный журнал по астрономии и космонавтике
В СЕЛ ЕН Н А Я п ростран ств о ô в ре мя

№10 ( 159) ок ТЯ БР Ь 2017

№ 10 о к т я брь 20 17

Мыс Канаверал
история двух
космодромов

Экзопланеты
и экзоземли

трудности обнаружения
Четверть века назад
появились первые надежные
доказательства наличия планет
за пределами Солнечной
системы. Теперь количество
таких объектов, получивших
название «экзопланеты»,
исчисляется тысячами, и перед
астрономами стоят более
актуальные вопросы: есть ли
среди них планеты, пригодные
для жизни, и как их найти?

Новые планы
Илона Маска
США
возвращаются
на Луну

Последний
снимок зонда
Rosetta

Два южных
кратера
с дюнами

www.universemagazine.com

КЛУБ «ВСЕЛЕННАЯ,
ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ»

10 ноября

18:30

Киевский Дом ученых НАНУ,
Белая гостиная
ул. Владимирская, 45а
(ст. метро «Золотые ворота»)
050 960 46 94

Космос и биосфера
Жизнь на Земле
и космическая погода

Вход по абонементам.
Стоимость годового
абонемента Дома
ученых – 50 грн.
Количество мест
ограничено!
www.universemagazine.com

Букалов Александр
Валентинович
доктор философии, директор
Международного института соционики,
руководитель Центра физических
и космических исследований.
www.universemagazine.com

№10(159)

СОДЕРЖАНИЕ

Октябрь 2017

ВСЕЛЕННАЯ

космонавтика



4

Новости
«Звездные ясли» на снимках
телескопа Herschel
Космические «столпы»
в туманности NGC 281
Нобелевская премия
за «открытие века»

солнечная система
Новости
Сверхдалекая комета
Последний снимок
зонда Rosetta
New Horizons: новые цели
Два южных кратера с дюнами

Мыс Канаверал

рождение космодрома
Леон Розенблюм

Космический центр
имени Кеннеди

10 Сергей Гордиенко
Новости
12
13
14

Новые космические
планы Илона Маска
США собираются
вернуться на Луну
SpaceX совершила
15 пусков с начала года

№ 10 (159) ОК Т Я Б РЬ 2 0 1 7

№1 0 октяб р ь 2 0 1 7

Мишель Майор

В С Е ЛЕ ННА Я п р ост р а нст во  вр емя

Экзопланеты и экзоземли

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ ПО АСТРОНОМИИ И КОСМОНАВТИКЕ

18

МЫС КАНАВЕРАЛ

24

Экзопланеты
и экзоземли

история двух
космодромов

трудности обнаружения

30

Новые планы
Илона Маска

32

США
возвращаются
на Луну

33
15 любительская астрономия
34
15 Небесные события декабря
16 Фотографируем небо!
38

Последний
снимок зонда
Rosetta

Четверть века назад
появились первые надежные
доказательства наличия планет
за пределами Солнечной
системы. Теперь количество
таких объектов, получивших
название «экзопланеты»,
исчисляется тысячами, и перед
астрономами стоят более
актуальные вопросы: есть ли
среди них планеты, пригодные
для жизни, и как их найти?

Два южных
кратера
с дюнами

www.universemagazine.com

ВСЕЛЕННАЯ,
пространство, время —
международный научнопопулярный журнал по астрономии
и космонавтике, рассчитанный на
массового читателя
Издается при поддержке Национальной
академии наук Украины, Государственного
космического агентства Украины,
Государственного астрономического
института им. П.К.Штернберга Московского
государственного университета,
Международного Евразийского
астрономического общества, Украинской
астрономической ассоциации,
Информационно-аналитического центра
«Спейс-Информ», Аэрокосмического
общества Украины

Подписаться на журнал
можно в любом почтовом
отделении
Украины и России
(подписные индексы
указаны ниже).

стр. 24
Руководитель проекта,
главный редактор:
Гордиенко С.П.
Руководитель проекта,
коммерческий директор:
Гордиенко А.С.
Выпускающий редактор:
Манько В.А.
Редакторы:
Ковальчук Г.У.,
Остапенко А.Ю. (Москва),
Размыслович К.Р. (Минск)
Менеджер по внешним связям,
переводчик: Ковеза Валерия
Редакционный совет:
Андронов И.Л. — декан факультета
Одесского национального морского
университета, доктор ф.-м. наук, про-

Октябрь 2017

фессор, вице-президент Украинской
ассоциации любителей астрономии
Вавилова И.Б. — ученый секретарь
Совета по космическим исследованиям
НАН Украины, вице-президент
Украинской астрономической
ассоциации, кандидат ф.-м. наук
Митрахов Н.А. — Президент
информационно-аналитического
центра «Спейс-Информ», директор
киевского представительства
ГП КБ «Южное», к.т.н.
Олейник И.И. — генерал-полковник,
доктор технических наук, заслуженный
деятель науки и техники РФ
Рябов М.И. — старший научный
сотрудник Одесской обсерватории
радиоастрономического института
НАН Украины, кандидат ф.-м. наук,
сопредседатель Международного

астрономического общества
Черепащук А.М. — директор Государственного астрономического института
им. Штернберга (ГАИШ), академик РАН
Дизайн, компьютерная верстка:
Галушка Светлана
Отдел продаж:
Остапенко Алена, Мельник Никита
тел.: (067) 215-00-22, (044)295-00-22
Адрес редакции:
02097, Киев,
ул. Милославская, 31-Б, к. 53
тел./факс: (050) 960-46-94
e-mail:
uverce@gmail.com
info@universemagazine.com
www.universemagazine.com
Телефоны в Москве:
(495) 544-71-57,
(800) 555-40-99 звонки с территории
России бесплатные

Распространяется по Украине
и странам СНГ
В рознице цена свободная
Подписные индексы
Украина: 91147
Россия:
12908 – в каталоге «Пресса России»
24524 – в каталоге «Почта России»
12908 – в каталоге «Урал-Пресс»
Учредитель и издатель
ЧП «Третья планета»
Зарегистрировано Государственным
комитетом телевидения
и радиовещания Украины.
Свидетельство КВ 7947
от 06.10.2003 г.
© ВСЕЛЕННАЯ, пространство, время —
№10 октябрь 2017

Тираж 8000 экз.
Ответственность за достоверность
фактов в публикуемых материалах
несут авторы статей
Ответственность за достоверность
информации в рекламе несут
рекламодатели
Перепечатка или иное использование
материалов допускается только
с письменного согласия редакции.
При цитировании ссылка на журнал
обязательна.
Формат — 60х90/8
Отпечатано в типографии
ООО «Прайм-принт»,
Киев, ул. Малинская, 20.
т. (044) 592-35-06

Вселенная, пространство, время

3

вселенная

Экзопланеты
Мишель Майор

Астрофизик, Университет
Женевы, Швейцария

Exoplanets and ExoEarths
Michel Mayor
Astrophysicien, Université
de Genève, Suisse

Э

кзопланеты давно стали привычной частью астрономических новостей, об их поисках и открытиях
уже неоднократно писалось на страницах
нашего журнала, и мы редко задумываемся над тем, что менее четверти века
назад эти объекты были действительно
экзотическими — количество известных
планет иных звезд можно было пересчитать по пальцам одной руки. Первый спутник солнцеподобной звезды (51 Пегаса b)
открыла в 1995 г. группа профессора Мишеля Майора, позже ставшего одним из
наиболее известных специалистов в этой
области. В феврале 2017 г. ученый прочитал лекцию на фестивале STARMUS

4

Вселенная, пространство, время

в Тронхейме, участники которого получили возможность из первых уст услышать
рассказ о достижениях и перспективах
экзопланетной астрономии — одной из
наиболее быстро развивающихся отраслей науки о Вселенной.
Первое, что я попрошу вас сделать —
это изменить в своем сознании масштабы обсуждаемых объектов. Луна
находится всего в одной световой секунде от нас. А сейчас речь пойдет о телах,
расположенных в миллиарды раз дальше.
Наверняка многие знают, что Солнце — лишь одна из 200 млрд звезд в нашей галактической семье. Логичным

Serge Brunier

Доклад прочитан 18 июня 2017 г.
на фестивале STARMUS (Тронхейм, Норвегия)
Перевод: Валерия Ковеза
Редакторы перевода: Сергей Гордиенко, Владимир Манько

 Наша галактика Млечный Путь содержит
не меньше сотни миллиардов звезд, примерно
половина из которых, согласно последним
оценкам, имеет планетные системы.
www.universemagazine.com

вселенная

и экзоземли

Возможный вид одной из планет системы TRAPPIST-1 в представлении художника.
В этой системе, расположенной в 40 световых годах от Солнца, вокруг красного
карлика обращается как минимум семь планетоподобных тел, и все они по
размеру похожи на Землю. Три из них находятся на таком расстоянии от своего
светила, которое допускает существование на их поверхности жидкой воды.

кажется вопрос: существуют ли в Галактике другие миры, подобные нашему? Люди с давних времен интересовались, есть
ли где-то еще планеты, похожие на Землю. Если взглянуть на фотографию относительно небольшого региона Млечного
Пути, то каждая из бесчисленных точек
на нем окажется звездой. Вопрос лишь в
том, есть ли у них планеты?
Неудивительно, что с самого начала XX
века многие известные и именитые астрономы пытались рассчитать предполагаемое количество планет в нашей Галактике,
используя доступные им данные. Однако
их приблизительные оценки не смогли отразить реальной картины. На тот момент
Октябрь 2017

было сложно наверняка сказать, какие
физические процессы лежат в основе
формирования планетных систем и, соответственно, могут ли они в принципе образовываться в значительном количестве.
И только в середине прошлого века
взгляды на эту проблему изменились кардинальным образом. Оценки числа планетных систем в Млечном Пути, предлагаемые
астрономами, резко возросли до миллиардов и даже сотен миллиардов. Тем не менее, все это оставалось лишь прогнозом.
На данный момент прошло почти 23
года с момента обнаружения нами первой планеты за пределами нашей Солнечной системы. Уже найдено около 4 тыс.

ESO

Photo: Thor Nielsen / NTNU

Швейцарский астрофизик
Мишель Майор родился
12 января 1942 г. в Лозанне.
Там же поступил в университет,
который окончил в 1966 г. Диссертацию доктора философии
защитил в 1971 г. в Женевской
обсерватории, некоторое время
работал в Институте астрономии в американском Кембридже и в Гавайском университете.
С 1984 г. — профессор Университета Женевы (с 2007 г. —
почетный профессор). В 1995 г. совместно с Дидье Кело (Didier Queloz)
открыл первую экзопланету — «горячий Юпитер» — вблизи солнцеподобной звезды 51 Пегаса.
С 1998 по 2004 г. Мишель Майор занимал должность директора Женевской обсерватории. В настоящее время является руководителем группы
специалистов, которая разработала и эксплуатирует инструмент для
поиска экзопланет HARPS, установленный на 3,6-метровом телескопе
Европейской Южной обсерватории. В 2000 г. был удостоен премии Балзана, в 2004 г. за свои научные достижения получил медаль Альберта
Эйнштейна, в 2005 г. — премию Шоу в области астрономии, в 2010 г.
(совместно с группой сотрудников) — престижную премию Амбарцумяна. На данный момент команда Майора причастна к открытию почти
половины всех известных экзопланет.

планетных систем у далеких светил. Для
открытия экзопланет используются несколько методов. Самым эффективным
из них является доплеровская спектроскопия: присутствие спутника звезды «выдает» характерное движение последней
вперед-назад в результате его гравитационного воздействия. Однако сейчас на
первое место выходит метод транзитов —
регистрации прохождений по дискам
звезд планетоподобных объектов.
Есть и другие способы заметить экзопланету, однако хотелось бы обратить ваше внимание на проблемы и вызовы,
связанные с обнаружением именно небольших каменистых планет, похожих на
Вселенная, пространство, время

5

(десятичный логарифм отношения
к массе Юпитера)

вселенная

Масса

ESO/L. Calçada

 Увеличенная часть снимка участка неба
в направлении на центр Млечного Пути,
сделанного космическим телескопом Hubble. Если
взглянуть на это изображение, охватывающее
относительно небольшой регион нашей Галактики,
мы увидим миллионы звезд. Но нам пока
неизвестно, есть ли вблизи какой-нибудь из них
планета, похожая на Землю…

10 дней

1 год

колебания спектральных линий

 Метод лучевых скоростей.
С помощью сверхточных спектрографов
(наподобие инструмента HARPS на 3,6-метровом
телескопе чилийской обсерватории Ла Силья)
астрономы обнаруживают экзопланеты.
Утверждение, что планета обращается вокруг
звезды, не совсем верно: правильнее будет
сказать, что она и ее родительское светило
обращаются вокруг общего центра масс,
и при движении планеты по орбите от нас мы
можем наблюдать, что звезда к нам, наоборот,
приближается, только с многократно меньшей
скоростью. Это, в свою очередь, вызывает
незначительный сдвиг линий в звездном
спектре благодаря эффекту Доплера. HARPS
может обнаружить такой сдвиг, эквивалентный
лучевой скорости (вдоль направления на
наблюдателя) порядка метра в секунду.

Землю. Такой интерес к ним вызван тем,
что именно этот вид планет считается наиболее пригодным для зарождения и развития внеземной жизни.
Одна из проблем заключается в том,
что большая часть обнаруженных нами
планет, схожих по размеру и массе с Землей, имеют очень малый период обращения вокруг своих звезд: год на них длится
от нескольких дней до нескольких недель.
Многие уже открытые экзопланеты, сравнимые по массе с Юпитером, обладают
более длительными периодами обращения, однако с точки зрения поиска жизни наибольший интерес представляют

6

Вселенная, пространство, время

Орбитальный
период

 На этой диаграмме планеты, обнаруженные различными методами, обозначены определенным
цветом: синим — открытые с помощью метода лучевых скоростей, зеленым — транзитным методом,
коричневым — с помощью эффекта микролинзирования, красным — сфотографированные
непосредственно. Для сравнения белыми кружками показаны планеты Солнечной системы.

небольшие каменистые тела, продолжительность года на которых была бы сопоставима с земной.
Итак, самый простой способ найти экзопланету — использовать данные спектроскопии. Принцип работы этого метода
очень прост. Несмотря на то, что напрямую увидеть саму планету вблизи яркой
звезды невозможно, с помощью спектроскопа, традиционного инструмента
астрономии, мы можем наблюдать небольшие изменения в длинах волн света, излучаемого звездой, под действием
эффекта Доплера. Точные измерения положения спектральных линий позволяют зарегистрировать слабые регулярно
повторяющиеся колебания, свидетельствующие о присутствии планеты на орбите вокруг светила. Такие изменения
в спектре излучаемого света вызваны
движением звезды вперед-назад по отношению к наблюдателю благодаря притяжению планеты. Произведя несколько
простых расчетов, мы можем на основе
этих данных узнать массу, период обра-

щения, а иногда — и форму орбиты такого объекта.
Именно этим мы и занимаемся вот
уже 22 года. Первой открытой нами планетой стала 51 Пегаса b. Далее последовало огромное количество аналогичных
открытий, и в течение последующих двух
десятков лет оно постепенно увеличивалось. Но еще важнее то, что растет и количество обнаруживаемых экзопланет,
схожих по массе с Землей: если первый
открытый объект был размером с Юпитер, то последние очень напоминают наш
«космический дом».
Еще один способ поисков планет у далеких звезд, заслуживающий подробного
рассказа — это метод транзитов. Он хорош
для регистрации объектов с очень малым
периодом обращения вокруг центрального
светила. Существует вероятность того, что
плоскость, в которой обращается экзопланета, может располагаться таким образом,
что, проходя между звездой и телескопом,
она частично заслонит собой звездный
диск, и это снижение яркости можно будет
www.universemagazine.com

вселенная

Рассмотрим подробнее один пример обнаружения экзопланет с помощью метода доплеровской
спектроскопии.
Результат поисков отображается на графике в виде синусоид, построенных путем усреднения
множества отдельных точек. Каждая из точек соответствует одной ночи наблюдений на телескопе.
После семи лет неустанного анализа, используя компьютерное моделирование, астрономы пришли
к выводу, что исследуемая звезда (она имеет индекс HD10180) обладает системой из целых семи
планет. Если у звезды есть только одна планета, ее колебания происходят по достаточно простому
шаблону, но если их две или больше — взаимное притяжение всех объектов системы делает движения центрального светила довольно сложными. Примечательно то, что даже в этом единичном примере планетной системы есть одно тело с периодом обращения чуть больше суток, масса которого
сопоставима с земной.
ного анализа, представил доказательства существования в этой
системе еще двух планет. Ни один из
спутников HD 10180 не проходит по
ее диску, поэтому нет возможности
подтвердить их наличие транзитным методом. — Ред.

 Один из примеров результата поисков
экзопланет с помощью спектрографа
HARPS. В сложном графике изменения
лучевой скорости звезды HD 10180
было выделено семь гармоник, каждая
из которых соответствует периоду
обращения одной планеты.

заметить с Земли. Таким образом, наблюдая исключительно за блеском некоторых
звезд, можно сделать вывод о существовании планет в их окрестностях.
В сентябре 1999 г. такое явление
впервые наблюдалось с помощью совсем небольшого 10-сантиметрового телескопа. Мы заранее сообщили группе
астрономов время, когда ожидалось прохождение по диску звезды экзопланеты,
которое было вычислено на основании
данных, полученных нами посредством
спектроскопии. В результате точно в указанный момент наши коллеги отметили
предсказанное снижение яркости этой
звезды. Важно, что если с применением
доплеровской спектроскопии можно вычислить массу объекта, то транзитный метод позволяет узнать его размер. Таким
образом, объединив данные, полученные
при использовании обоих методов, можно получить представление о составе планеты. В описанном случае таким путем
было предоставлено подтверждение того,
что открытое тело является газовым гигантом наподобие Юпитера.
В следующем сезоне наши коллеги
Октябрь 2017

 Расположение орбит
экзопланет в системе HD 10180,
вычисленное с помощью
компьютерного моделирования.

 Кривые изменения
лучевой скорости звезды HD
10180 под действием каждой
из обращающихся вокруг
нее планет, полученные
разложением общего графика
на отдельные гармоники.

Nature, 513, 336–344

HD 10180 — одиночная звезда в
созвездии Южной Гидры, имеющая
не менее 7 подтвержденных планет
(и две неподтвержденные). Находится в 127 световых годах от
Солнца. Относится к классу желтых
карликов: ее масса на 6% больше
солнечной, радиус — 1,20±0,318 солнечного, возраст — 7,3 млрд лет.
Планетная система HD 10180 содержит пять нептуноподобных тел
с минимальными массами от 12 до
25 земных и радиусами орбит 0,06,
0,13, 0,27, 0,49 и 1,42 а.е. Кроме того,
на расстоянии 0,02 а.е. от звезды
находится планета, как минимум
в 1,3 раза более тяжелая, чем Земля,
а на расстоянии 3,5 а.е. — сатурноподобный объект, масса которого
оценивается в 65 земных масс.
В 2012 г. Микко Туоми из Университета Хартфордшира (Mikko Tuomi,
University of Hertfordshire), основываясь на результатах дополнитель-

 Новейший график, демонстрирующий экзопланеты (в том числе пока не подтвержденные),
открытые телескопом Kepler, в координатах «радиус — период обращения». Цвет показывает, сколько
всего планетоподобных тел имеется в системе, к которой относится конкретная планета. На данный
момент нам известно две «семипланетные» системы (на графике указана только одна,в обнаружении
которой участвовала космическая обсерватория); у 2967 звезд, которые наблюдал Kepler, обнаружено
только по одной экзопланете. Заметно, что объекты меньшего размера «концентрируются» на орбитах
с короткими периодами, однако это не является следствием каких-то физических закономерностей,
а вызвано сложностью их обнаружения на более далеких орбитах методом транзитов.
Вселенная, пространство, время

7

вселенная

 Солнце и планеты Солнечной системы в одном масштабе.
Четыре едва заметных мелких «горошины» — каменистые планеты земной группы.

провели повторные наблюдения того же
объекта с помощью орбитального телескопа Hubble. Очевидно, что данные, полученные таким способом, оказались намного
точнее, поскольку этот телескоп не подвержен влиянию земной атмосферы.
Такими были первые шаги на пути
к последовавшему активному развитию
этой отрасли астрономии. Ее наиболее
впечатляющий прогресс обеспечил космический телескоп Kepler, занимающийся
поиском экзопланет методом транзитов.
Если расположить все открытые им объекты и подлежащие проверке кандидаты
(общим числом более 7000) на графике,
этот прогресс становится очевидным. График можно сделать еще информативнее,
если точки, соответствующие планетным
системам с разным количеством экзопланет, окрасить в различные цвета. Например, красных точек — систем, в которых по
диску одной звезды проходят целых шесть
ее спутников — там будет совсем немного.
Чтобы мы могли зарегистрировать подобную картину, все планеты должны обращаться практически в одной плоскости,
расположенной под очень малым углом
к лучу зрения. Тем не менее, объектов, обладающих одновременно и массой, и периодом обращения, близкими к земным,
по-прежнему не обнаружено.
Как же нам найти больше планет, похожих на Землю? Позвольте акцентировать
ваше внимание на том, насколько сложна
стоящая перед нами задача. Как и Солнце,
другие звезды тоже характеризуются бурной активностью и сильными магнитными
полями, приводящими к множественным
извержениям протуберанцев и выбросам
плазмы. Все эти процессы колоссально затрудняют измерение малейших отклонений
в движении звезды. Кроме того, посмо-

8

Вселенная, пространство, время

трите на относительные размеры каменистых внутренних планет нашей системы и
ее центрального светила: на его фоне они
выглядят едва заметными. Соответственно,
гравитационное влияние такой маленькой
планетки, как Земля, на огромное массивное Солнце исключительно мало, и обнаружить его практически невозможно.
Упомянутые причины представляют
собой огромные преграды при использовании доплеровской спектроскопии для
поиска землеподобных объектов. К сожалению, метод транзитов сталкивается с аналогичными трудностями. Если рассмотреть
нашу Солнечную систему, можно прийти
к выводу, что колебания собственной скорости Солнца, обусловленные его магнитной активностью, составляют порядка 1-3
м/с, а колебания вследствие гравитационного влияния Земли — всего около 0,09 м/с.
К сожалению, пока мы не располагаем инструментами, которые позволили бы зарегистрировать настолько малые изменения
скоростей движения далеких звезд.
На множестве снимков поверхности
Солнца (особенно сделанных в периоды

максимумов его активности) видны мощные потоки газа, вздымающегося из его
глубин со скоростью порядка километра
в секунду. В то же время внешние слои солнечной плазмы опускаются вниз. Подобные процессы там протекают повсеместно
и непрестанно, поэтому их влияние на поведение светила заметно отражается на
результатах наших измерений. Описанные
факторы делают поиск экзопланет земного
типа чрезвычайно сложной задачей.
Несмотря на все сложности, наука и
техника не стоят на месте. Разрабатываются новые, более точные и чувствительные
инструменты, дающие нам возможность
обойти даже такие значительные препятствия. Например, в обсерватории Паранал
уже совсем скоро будет собран и введен
в эксплуатацию новый спектрограф для
Очень большого телескопа (VLT), представляющего собой четыре 8-метровых
рефлектора, объединенных в единый комплекс. Ожидается, что этот инструмент сможет определять отклонения в собственной
скорости звезд с точностью порядка 0,1
м/с, что позволит эффективно обнаруживать землеподобные планеты.
Такая ситуация с поиском небольших
планет может показаться пессимистичной.
Однако иногда случаются и внезапные интересные открытия — например, сделанное нашими коллегами в сотрудничестве
с командами космических обсерваторий
Hubble и Spitzer, которые обнаружили удивительную систему звезды TRAPPIST-1, насчитывающую целых семь экзопланет.
Оказалось, что сразу несколько из них сопоставимы по массе с Землей и при этом
находятся в так называемой «зоне обитаемости» своего светила: температура на их
поверхностях позволяет воде существовать
там в жидком состоянии, что считается одним из основных условий для возникновения и поддержания жизни.
Сопоставив систему TRAPPIST-1 и Солнечную систему, можно обнаружить, что

 На этом рисунке показан максимально возможный вклад планет земной группы в радиальную
составляющую скорости Солнца для удаленного наблюдателя.

1-3 м/с

0,06

0,8

1

0,1

Масса
(в долях массы Земли)

88

225

365

687

Период обращения,
земных суток

0,01

0,08

0,09