До 1992 года земляне не знали наверняка, есть ли во Вселенной другие планетные системы. Еще ученые далекого прошлого предполагали, что где-то должны быть миры, подобные тем, которые обращаются вокруг Солнца, но обнаружить такие объекты удалось лишь 30 лет назад.

Первыми подтвержденными экзопланетами (так называются планеты, открытые на орбитах «чужих» солнц) стали два объекта вокруг звезды PSR B1257+12, расположенной в 2300 световых лет от Земли. Эта планетарная система оказалась совершенно не похожей на нашу, и о ее космической экзотичности можно догадаться уже по именам, которые ученые подобрали для новых «знакомых».

Как ни странно, вокруг этого пульсара вращаются 3 планеты PSR B1257+12b (Драугр) PSR B1257+12c (Полтергейст) PSR B1257+12d (ФФобетор. Oни были открыты в 1991 году, это первые планеты, обнаруженные, вне Солнечной системы.

Обратите внимание на названия пульсара и планет, они дают понять, что эта звёздная система – мёртвое царство. Дело в том, что форма жизни, какой мы себе её представляем, в этом месте невозможна. Пульсар Лич выбрасывает в космос лучи радиации ужасающей силы.

3 бедные планеты, которым не посчастливилось находиться возле пульсара, представляют собой каменные пустыни, омываемые радиацией, которая в миллионы раз сильнее больничного рентгена. Радиация такой силы медленно разрушает планеты, камни со временем становятся пористыми, затем рассыпаются в мелкий песок, потом в пыль. Таким образом поверхность планет постепенно сглаживается.

На земле существует бактерия, которая называется Deinococcus radiodurans. Oна способна выдержать радиоактивное излучение в 500 смертельных доз для человека, но ничто известное не может выдержать миллионы доз, при такой интенсивности излучения, даже самая прочная цепочка ДНК будет мгновенно разрушена. Драугр, Полтергейст, Фобетор – это стерильные экзопланеты, медленно сжигаемые радиоактивным излучением. Ужасное место.

Нейтронная звезда – это объект диаметром 25 километров и массой, по крайней мере, в 1,4 раза превышающей массу нашего Солнца. Далеко не все из них пульсары, но PSR B1257+12 – именно такая. Пульсар испускает два луча радиоволн из районов у своих северного и южного полюсов. Это происходит потому, что у него сильное магнитное поле и, одновременно, очень быстрое вращение. При вращении пульсара луч от его полюса для земного наблюдателя становится то видимым, то невидимым с интервалом в несколько тысячных секунды (миллисекунды) – за такую особенность эту разновидность мертвых звезд часто называют «космическими маяками».

Лич делает полный оборот вокруг своей оси каждые 6,22 миллисекунды (то есть 161 раз в секунду!), обдавая ближайшие объекты интенсивным смертоносным излучением. Если до Земли доходят в основном радиоволны от этого объекта, то вблизи него еще очень много рентгеновского излучения. Его уровень так высок, что, окажись там МКС, ее экипаж погиб бы в кратчайшие сроки.

Сначала ученые открыли на орбите близ Лича планету PSR B1257+12 c (Полтергейст), затем – PSR B1257+12 d (Фобетор). А уже через два года была обнаружена PSR B1257+12 b (Драугр). Три планеты, вращающиеся вокруг Лича, имеют размеры, схожие со скалистыми мирами Солнечной системы. Две из них являются суперземлями с массой в четыре-пять раз больше нашей планеты, третья – немного больше Луны и считается самой маленькой известной планетой.

Эти объекты находятся достаточно близко к пульсару, чтобы нагреться, и температура на их поверхности даже может быть подходящей для наличия жидкой воды. Но, чтобы сохранить ее, им нужно иметь очень плотную атмосферу, которую ученые пока не смогли «разглядеть». Впрочем, это и неудивительно: расстояние до Лича уж слишком большое.

Учитывая то, что место «обитания» этих планет – космическое «кладбище», оставшееся после взрыва сверхновой, неформальные имена, данные трем планетам, также имеют зловещий оттенок – Полтергейст (от немецкого «шумный призрак»), Фобетор («пугающий» – один из богов сновидений в «Метаморфозах» Овидия) и Драугр (оживший мертвец из скандинавской мифологии).

Глядя на условия, в которых приходится существовать Полтергейсту, Фобетору и Драугру, нельзя не задаться вопросом: как они вообще возникли по соседству со своей агрессивной звездой? Похоже, что на самом деле планеты редко «решаются» на то, чтобы обосноваться на орбитах вокруг мертвых солнц. За 30 лет, прошедших с открытия первых экзопланет, вокруг разных светил было обнаружено почти 5000 миров. Из этого числа считанные единицы находятся на орбитах пульсаров.

Планеты нейтронных звезд могут быть первого, второго или третьего поколения . Небесные тела первого поколения формируются привычным нам образом – по соседству со звездой главной последовательности – «живой» и яркой. Такие миры, вероятно, погибают одновременно со своей звездой-хозяйкой или оказываются «сброшенными» с орбит в далекий космос в результате взрыва сверхновой. Объекты второго поколения формируются на «кладбище» – в обломочном диске, образовавшемся после взрыва, уже вокруг пульсара из фрагментов его бывших планет или астероидов первого поколения.

Планеты третьего поколения тоже рождаются после катастрофы – на месте бинарной системы. Они формируются в аккреционном диске из материала «пострадавшей» звезды-компаньона – считается, что миллисекундные пульсары вращаются так быстро, потому что их вращение разогнали. У нейтронной звезды очень сильная гравитация, поэтому она легко «перетягивает» на себя материал светила, не пережившего взрыв своей звезды-соседки и частично разрушенного этим взрывом. При падении газа на нейтронную звезду та получает увеличенный момент вращения, отчего крутится вокруг своей оси все быстрее и быстрее.

Возможны и другие сценарии появления планет на орбитах пульсаров. Например, это может происходить и после столкновения двух звезд, в результате которого нейтронная звезда «уводит» за собой планету, сформировавшуюся в более комфортных условиях под «присмотром» нормального светила.

Астрономы считают, что Полтергейст, Фобетор и Драугр не были «уроженцами» первоначальной планетарной системы на орбите вокруг массивной звезды-предшественницы пульсара. Скорее всего, тогда бы они не пережили взрыв сверхновой. Более вероятно, что они сформировались в системе уже после катастрофических событий.

Что касается других объектов из числа известных «компаньонов» пульсаров, то четыре из них – углеродные белые карлики сверхмалой массы, или «алмазные планеты», «проживающие» на орбитах вокруг нейтронных звезд-пульсаров J1719-1438, J0636+5128, J1311-3430 и J2322-2650. А вот пульсар B1620-26 является частью тройной системы, включающей супер-Юпитер (газовый гигант в 2,5 раза массивнее самой большой планеты Солнечной системы). В данном случае расположение этой системы в шаровом скоплении M4 предполагает, что планета была захвачена у звезды-соседа, а не образовалась «под присмотром» пульсара.

Крупнейшее из когда-либо проводившихся исследований пульсаров и их компаньонов показало, что объекты, похожие на Землю, редко сопровождают такие звезды. Ученые пришли к такому выводу, изучив 800 пульсаров. В результате выяснилось, что на орбитах только одного из двухсот космических «маяков» могут быть планеты с массой, подобной земной. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Выходит, что Лич и его компания – уникальный пример планетарной системы, в которой ужились и пульсар, и землеподобные миры. Загадку его уникальности астрономам, похоже, еще предстоит разрешить.

Большинство из тысяч экзопланет, открытых к настоящему времени, были обнаружены при помощи транзитного метода. Далёкая планета, проходя по диску своей звезды, немного затмевает её. Такое изменение яркости минимальное, но строго периодическое, поэтому хорошо поддаётся измерению. Более того, этот метод работает, прежде всего, при использовании космических телескопов, среди которых наиболее значительный объём данных удалось собрать двум аппаратам: Kepler и TESS, причём Kepler работал с 2009 по 2018 год, а TESS продолжает работу с 2018 года до наших дней.

Однако сравнительно малоизвестно, что истоки транзитного метода уходят в начало 1990-х, когда он был впервые опробован при наблюдении за пульсарами. Напомним, что пульсар – это нейтронная звезда (остаток от коллапса более крупной звезды), испускающая периодические радиоимпульсы. Первые пульсары были открыты в 1967 году и настолько удивили астрономическое сообщество, что их импульсы даже приняли за сигналы инопланетян. Тем не менее, откуда вообще у пульсаров могут появиться планеты, и какие условия могут на этих планетах складываться?

В 1991 году первые экзопланеты были открыты именно у пульсара, а именно у PSR B1257+12, расположенного в созвездии Девы на расстоянии около 2,3 тысяч световых лет от Земли. Две экзопланеты обнаружил польский астроном Александр Вольщан (род. 1946), проанализировавший данные, собранные телескопом Аресибо в 1990 году. Вольщан заключил, что эти объекты сопоставимы по размеру с Землёй и находятся на круговых орбитах очень близко к своему «светилу». Он назвал их Драугр и Полтергейст. Это открытие было совершенно неожиданным.

Согласно современным представлениям о звёздной эволюции, скалистые планеты не могут пережить даже расширение родительской звезды до стадии красного гиганта, не говоря уже о взрыве сверхновой.

На первый взгляд открытие Вольщана даже показалось ошибочным, но уже в 1991 году М. Бэйлс, Э. Лайн и С. Л. Шемар из Наффилдской радиоастрономической обсерватории при университете Манчестера сообщили об открытии планеты в системе пульсара PSR 1829-10, расположенного в созвездии Щита примерно в 30000 световых лет от Земли.

В тот момент термин «транзитный метод» ещё не закрепился, поэтому они указали, что планета выявляется по доплеровскому эффекту, возникающему при сравнении импульсов, поступающих от вращающейся нейтронной звезды. Они предположили, что планета должна быть примерно вдесятеро тяжелее Земли, совершать полный оборот вокруг пульсара за шесть месяцев и при этом иметь круговую орбиту.

Не вполне понятно, из какого материала могут образовываться пульсарные планеты – иными словами, как вокруг пульсара формируется протопланетный диск и формируется ли вообще.

Тем не менее, в середине 2000-х существование планет в системе PSR B1257+12 было подтверждено (сам пульсар к тому времени получил и собственное имя – Лич). Кроме Драугра и Полтергейста, открытых Вольщаном, в этой системе есть и третья планета, названная «Фобетор».

Несмотря на то, что планеты у пульсаров обнаруживать сравнительно легко, к настоящему времени установлено, что такие планеты очень редки и образуются, вероятно, в исключительных случаях.

В 2022 году группа учёных под руководством Митчелла Микалигера и с участием вышеупомянутого Эндрю Лайна из астрофизического центра Джодрелл-Бэнк в Манчестере проанализировала корпус примерно из 800 пульсаров, чтобы проверить, как часто у нейтронных звёзд встречаются планеты. Они обнаружили всего 10 таких систем-кандидатов, и наиболее интересным сочли пульсар PSR J2007+3120, у которого есть минимум две планеты.

Каждая из них в несколько раз больше Земли, и их орбитальные периоды близки к земным – 1,9 и 3,6 года. Орбиты пульсарных планет должны иметь сильный эксцентриситет, тогда как планеты в Солнечной системе обращаются по почти круговым орбитам. Очевидно, механизм формирования планет у пульсара значительно отличается от аналогичного механизма у звёзд-карликов, таких как Солнце. Поэтому давайте сначала уточним, что представляет собой пульсар.

Пульсар – это нейтронная звезда, обладающая сильнейшим магнитным полем и стремительно обращающаяся вокруг своей оси. Период такого вращения пульсара обычно составляет от 0,5 до 1 секунды, но в 1982 году Чарльз Беккер открыл первый миллисекундный пульсар PSR B1937+21, совершающий 642 оборота в секунду.

Как и любой магнит, пульсар имеет два полюса, с каждого из которых он испускает электромагнитные импульсы. Если полюс пульсара направлен к наблюдателю (в нашем случае – к Земле), то пульсар напоминает радиомаяк. Именно из-за этого поразительного сходства пульсары сразу приняли за источники инопланетных сигналов.

Уже известно, что пульсары излучают не только в радиодиапазоне, но и в видимом, и в рентгеновском, и даже в гамма-спектре. Таким образом, в пределах своей системы пульсар выглядит как тусклый источник света. Благодаря идеальной периодичности, типичный пульсар работает точнее, чем атомные часы, поэтому искать возле него планеты не составляет труда.

Пульсары, как и все нейтронные звёзды – это компактные сверхплотные объекты, образующиеся в результате взрыва крупных звёзд, имевших при жизни массу от 10 до 25 солнечных. Нейтронная звезда является остатком от взрыва и коллапса сверхновой и состоит из вырожденной материи. Верхний слой такой звезды (толщиной до нескольких сотен метров) сложен коркой из нейтронов, а глубже, вероятно, находятся нейтроны, протоны и мюоны в сверхтекучем состоянии.

Происхождение пульсаров как остатков сверхновых не вызывает сомнений, поскольку типичный пульсар остался после взрыва сверхновой 1054 года, на месте которой сейчас находится Крабовидная туманность. Поэтому можно предположить, что вокруг пульсара может образовываться вторичный аккреционный диск, формирующийся из газопылевого содержимого такой туманности примерно по той же модели, что и протопланетный диск.

Как известно, при поиске экзопланет у обычных звёзд транзитный метод работает тем лучше, чем сильнее планета затмевает звезду. Поэтому его использование даёт неравномерную выборку: первоначально транзитный метод позволял обнаруживать преимущественно «горячие юпитеры» – газовые гиганты, расположенные поблизости от своей звезды.

В случае с пульсарным методом ситуация принципиально иная, так как разрешающая способность радиотелескопа выше, чем у оптического, периодичность сигнала у пульсара хорошо известна, а сами планеты находятся достаточно близко к пульсару, чтобы перекрывать этот импульс. Как указано выше, масса Драугра составляет всего 0,02 от земной, тогда как транзитный метод позволил обнаружить лишь считанные планеты, которые могут быть сопоставимы по массе с Землёй или немного ей уступать. Планеты такого типа называются «субземлями», одна из первых субземель находится в системе красного карлика Kepler-42 в созвездии Лебедя на расстоянии около 131 светового года от Земли.

Итак, в природе существует механизм, приводящий к редкому, но регулярному образованию планет в системах нейтронных звёзд. При этом нет однозначного понимания, может ли планета возникнуть в результате взрыва сверхновой. Известно, что многие сверхновые возникают в системах двойных звёзд. В такой системе взрыв сверхновой может произойти либо из-за слияния двух звёзд, образующих пару, либо из-за избыточного накопления звёздного вещества на белом карлике, перетягивающем плазму с расположенного рядом гиганта (во втором случае речь идёт о сверхновых типа Ia.

Таким образом, при реализации первого сценария планеты, которые находились на дальних орбитах у звезды гиганта, могут уцелеть после взрыва, а затем перестроиться, заняв более близкие орбиты у остатка сверхновой (то есть, у пульсара). В таком случае орбиты у планет будут отличаться высоким эксцентриситетом. Сценарий кажется маловероятным, но по данным манчестерской группы у пульсаров (например, PSR J1947+1957) действительно встречаются признаки планет на орбитах с высоким эксцентриситетом.

Второй сценарий, наиболее вероятный, уже был описан выше: часть туманности, остающейся от взрыва сверхновой, оказывается в зоне притяжения нейтронной звезды и превращается во вторичный аккреционный диск, в котором, как в протопланетном облаке, могут образоваться планеты. Они должны быть небольшими и обращаться вокруг пульсара по почти круговым орбитам, что и наблюдается в системе Лича.

В третьем сценарии одиночная планета в системе нейтронной звезды сама является остатком нейтронной звезды, которая частично испарилась в результате столкновения. Оставшееся от неё ядро превращается в планету. Во втором и третьем сценарии планеты получаются очень массивными, поскольку как в облаке от взрыва сверхновой типа Ia, так и в остатках от выгорания нейтронной звезды должна быть повышена концентрация тяжёлых металлов и почти не должно быть сравнительно лёгких кремния и кислорода, на которые приходится примерно половина массы земной коры.

Таким образом, пульсарные планеты должны быть в большинстве своём очень плотными, тяжёлыми и настолько мелкими, что многие из них необнаружимы при помощи современных телескопов. Вероятно, нижний предел размера пульсарной планеты составляет около 1/100 от массы Луны.

Именно по третьему сценарию, вероятно, образовалась планета b (вторая) в системе пульсара PSR J1719−1438, расположенного на расстоянии около 4000 световых лет от Земли. Она совершает оборот вокруг пульсара чуть более чем за два часа. Плотность этой планеты настолько высока, что, по некоторым версиям, этот объект в основном состоит из алмаза. Вероятно, этот объект является остатком от белого карлика, оказавшегося в двойной системе с пульсаром. Пульсар успел перетянуть на себя большую часть массы этого ядра, но и сейчас оно должно быть примерно вдвое меньше Юпитера, а орбита этой планеты должна пролегать в 600000 километрах от звезды, примерно в полтора раза дальше, чем Луна отстоит от Земли. Согласно любым допущениям, подобный мир должен быть совершенно безжизненным.

Вернёмся к Драугру и Полтергейсту в системе Лича. Эти планеты, будучи в 3-4 раза тяжелее Земли, отлично вписываются в категорию суперземель или мининептунов, при условии, что по составу они не слишком отличаются от известных ныне скалистых планет. Граница между суперземлёй и мининептуном весьма условна, и мы вряд ли научимся отличать планеты двух этих классов друг от друга, пока не станем изучать их напрямую, а не по данным транзитного метода. Тем не менее, суперземля должна обладать мощной атмосферой, которая могла бы гасить поток жёсткого излучения и электромагнитные всплески.

Исходя из этого допущения, в 2017 году Алессандро Патруно и Михкель Кама, коллеги по Лейденскому университету, решили смоделировать, может ли у пульсара быть «зона обитаемости», и может ли такая звезда иметь жизнепригодные планеты. Они сосредоточились именно на изучении планет Лича (PSR B1257+12) и сочли, что в случае, если планета расположена на расстоянии примерно 1 а.е. от пульсара, то на её поверхности может существовать жидкая вода.

Излучение пульсара принципиально не отличается от излучения ярких звёзд главной последовательности, просто энергия приходится на невидимую часть электромагнитного спектра. Поэтому и «зона обитаемости» пульсара связана с удалённостью планеты от светила. Если планета находится слишком близко, то на ней будет течь свинец, если слишком далеко – то она замёрзнет. Но в настоящее время невозможно уверенно оценивать полную светимость пульсаров, так как для этого нет подходящих инструментов.

Суровые условия на поверхности пульсарных планет должны складываться не только из-за такой температурной неопределённости, но и из-за сильнейшего солнечного ветра, который должен продувать планетную систему. Как известно на примере Марса, под действием солнечного ветра атмосфера быстро истончается, при условии, что сама планета лишена собственного магнитного поля. В случае с пульсаром мощным магнитным полем обладает сама звезда, поэтому атмосфера, сопоставимая по толщине с земной (примерно 1% массы планеты), продержалась бы в течение считанных миллионов лет.

С другой стороны, если бы атмосфера была более похожа на суперземную или мининептуновую, и на неё приходилось бы до 30% массы планеты, то она могла бы существовать и в течение миллиардов лет, чего теоретически достаточно для развития автохтонной жизни. В любом случае, она была бы крайне непохожа на земную, так как развивалась бы в практически полной темноте (слабый свет пульсара не проникал бы сквозь толстую атмосферу). На поверхности такой планеты или в толще её атмосферы вполне возможен хемотрофный метаболизм или радиотрофный аналог фотосинтеза. Хемотрофные бактерии на Земле широко распространены (в особенности в экосистемах глубоководных горячих источников), а радиотрофные грибы довольно экзотичны, но всё-таки комфортно себя чувствуют в зоне сильного радиоактивного загрязнения в районе Чернобыльской АЭС.

Поскольку пульсарные планеты должны быть сложены тяжёлыми элементами, а их атмосферы (если таковые существуют) должны быть сильно ионизированы, предполагается, что электромагнитные поля таких планет будут активно взаимодействовать с электромагнитным полем самого пульсара. Таким образом, в верхних слоях атмосферы пульсарной планеты должно быть достаточно светло не столько от видимого излучения пульсара, сколько от мощных электрических дуг и атмосферных сияний, напоминающих земные полярные сияния, но охватывающих всю атмосферу целиком. Кроме того, в такой атмосфере складываются условия для существования долговременных грозовых вихрей.

Таким образом, пульсар едва ли успевает обзавестись собственными планетами, которые были бы устроены сложнее обычных астероидов или хотя бы не уступали по массе и сложности Луне. Но немногочисленные примеры уже известных пульсарных планетных систем позволяют предположить, что такая звезда изредка захватывает планеты, существовавшие в системе звезды-компаньона, после чего эти миры получают опустошительные (по земным меркам), но стабильные потоки электромагнитной энергии.

Пока остаётся лишь строить предположения о геофизике пульсарных планет, но в будущем они определённо будут представлять огромную научную ценность как естественные полигоны для проверки экстремальных гипотез. Пока ждём реалистичных моделей или симуляций той удивительной физики, которая может твориться в окрестностях пульсара.

Теоретически возможно , что пригодные для жизни миры существуют на орбитах вокруг пульсаров. Такие планеты, купающиеся в сильнейшем рентгеновском излучении родной звезды, должны иметь внушительную атмосферу (в миллион раз толще земной), которая могла бы преобразовывать смертоносные рентгеновские лучи и высокоэнергетические частицы в тепло. В таком случае вода на поверхности сможет оставаться в жидком состоянии даже несмотря на тот факт, что нейтронная звезда почти не излучает в видимом диапазоне.

Также для подобных миров важно дорасти до статуса суперземли с массой в 1–10 раз больше массы нашей планеты. При несоблюдении этого условия экзопланета потеряет свою атмосферу в течение нескольких тысяч лет – ее попросту «сдуют» пульсарное излучение и поток заряженных частиц от нейтронной звезды. А вот планета с массой в десять раз больше земной должна иметь достаточно сильное тяготение, чтобы удерживать атмосферу в течение примерно миллиарда лет, что повышает шансы зарождения жизни (помимо жидкой воды, тепла и питательных веществ, которые, как мы знаем, нужны жизни, ей также требуется и запас времени).

Условия на пульсарной планете могут напоминать условия на дне океана на Земле. Атмосферное давление на поверхности в таком случае может даже превышать давление в Марианской впадине, глубина которой составляет 11000 метров. При этом пульсары почти не излучают видимого света , поэтому обитателям планеты на орбите звезды-призрака пришлось бы мириться с мраком. Впрочем, его должно разбавлять что-то вроде очень яркого северного сияния: поток частиц высоких энергий от нейтронной звезды может ионизировать молекулы атмосферы таких планет.

Но даже при соблюдении всех перечисленных условий жизнь на пульсарной планете не была бы безопасной. И через толстую атмосферу высокоэнергетическое излучение от таких звезд будет просачиваться на поверхность, что впоследствии может оказаться губительным для любой формы жизни. Даже если она адаптировалась к обычному уровню рентгеновского излучения, падение дополнительного материала на нейтронную звезду может дать вспышку намного сильнее (и опаснее) обычной. Вот тут местная жизнь и столкнется с тяжелым испытанием.

Млечный Путь содержит около миллиарда нейтронных звезд, из которых около 200000 – пульсары. На сегодняшний день изучено 3000 пульсаров и найдено только пять пульсарных планет. Получается, большинство из них существует именно в системе Лича. Редкость этого планетного трио вполне может быть следствием экстремальных условий, в которых формируются пульсары.

В случае если доля систем нейтронных звезд, образующих планеты, столь же мала, как и доля обнаруженных на сегодняшний день, то большое число нейтронных звезд в нашей галактике гарантирует существование относительно большого числа пульсарных планетарных систем – по предварительным данным речь может идти о 107 подобных системах и более.

Но нельзя исключать, что планеты возле мертвых звезд находятся с трудом из-за ошибок наблюдений. Ведь нейтронные звезды в норме расположены намного дальше от Солнца, чем звезды обычные, – а значит, и наблюдать их системы сложнее. Также вероятно и то, что орбиты вокруг пульсаров населены крошечными объектами (<0,1 массы Земли), которые сложнее обнаружить на большой дистанции.

Быстрый прогресс астрономической техники дает надежду: дальнейшие наблюдения вскоре покажут, действительно ли планеты у нейтронных звезд так редки, как кажется. Или же и у агрессивных светил может быть много планет-компаньонов, и мы пока просто не научилисьих находить?

Представьте себе планету, вращающуюся вокруг неживой звезды. Этот мир купается в смертельном коктейле из рентгеновских лучей и заряженных частиц, которые испускает звезда в настолько слабом видимом диапазоне, что едва ли бросает тень на поверхность этого мира. Звучит как научная фантастика, однако такие странные миры на самом деле могут существовать.

Мы постоянно открываем новые и новые экзопланеты вокруг далеких звезд. Нас радует, что многие из них похожи на нашу Землю. Тем не менее, легко забыть то, что первые обнаруженные экзопланеты вовсе не были похожи на нашу родную планету. Первые экзопланеты обнаруживались на орбитах пульсаров – звезд, которые давно умерли.

Пульсары представляют собой крошечные трупы некогда могучих звезд. Это разновидность быстро вращающейся нейтронной звезды, плотного шарика из странной материи, богатой нейтронами, которая образуется на месте взрыва крупной сверхновой звезды. На первый взгляд они кажутся не самым удачным местом для поиска планет. По правде говоря, сверхновые у нас находятся в списке самых странных объектов во Вселенной – это события, близкие к апокалипсису, легко испаряющие планеты на орбитах, которым не посчастливилось вращаться вокруг взорвавшейся звезды.

Как ни странно, мы знаем массу планет, которые вращаются вокруг этих странных и неживых солнц. Первое открытие было сделано несколько десятков лет назад в районе пульсара PSR 1257+12. Пульсары излучают два потока лучей из северного и южного полюсов. И поскольку магнитные полюса не всегда совпадают с осью вращения нейтронной звезды, мы видим вспышки всякий раз, когда луч направлен к нам – как от маяка на горизонте.

Импульсы, видимые с Земли, настолько регулярны, что по ним можно сверять часы. Другая хорошая сторона – любые изменения в синхронизации импульсов легко обнаружить. Если пульсар несет планету на буксире, крошечном гравитационном буксире, заменяющем собой орбиту, ненадолго, но эффективно.

PSR 1257+12, между прочим, это миллисекундный пульсар. Он вращается так быстро, что крошечные изменения достаточно легко заметить. Благодаря этому, стало известно, что вокруг него находится три планеты. Две из них – суперземли, одна – чуть больше земной Луны. Она была самой мелкой из известных экзопланет до недавнего времени.

Между тем, возле другого пульсара есть планета, известная как PSR B1620-26 b. Это настоящий гигант, в два с половиной раза более массивная Юпитера, что, в принципе, неудивительно. PSR B1620-26 b это старейшая планета из известных нам. Ей около 12,7 миллиарда лет, и наверное, она стара, как сама Вселенная. Ее называют Мафусаилом, что наводит на определенные мысли.

Миры, подобные этим, однозначно «чужие» нам, поскольку существенно отличаются от всего, что мы знаем. Сложно даже догадаться, какие они будут крупным планом. Если на них есть атмосфера, она может быть полна ослепительных полярных сияний. Молекулы в атмосферах таких планет будут постоянно разрываться на части, купаясь в потоках заряженных частиц от пульсаров, возле которых они кружатся. С другой стороны, если у планеты нет атмосферы, ее поверхность будет «вылизана» рентгеновскими лучами и абсолютно мертва.

Что касается Мафусаила, сложно сказать наверняка, что произойдет с газовым гигантом спустя 12 миллиардов лет. Планеты-гиганты в нашей собственной Солнечной системе до сих пор остывают. Юпитер, как известно, излучает больше энергии в инфракрасном спектре, чем получает от Солнца. Этот процесс называется нагреванием Кельвина-Гельмгольца и обозначает, что Юпитер убывает примерно на два сантиметра в год. На протяжении своей жизни вы вряд ли обратите на это внимание. Но Мафусаил старше Юпитера на 8 миллиардов лет.

Что характерно, есть и другая, еще более странная планета возле пульсара. PSR J1719-1438 b открыли в 2011 году. Полагается, что она состоит практически полностью из углерода, кристаллизованного в алмаз. Технически это белая карликовая звезда крайне небольшой массы, по большей части украденной у ближайшего пульсара. Остаток массы не превышает юпитерианскую, тем самым делая объект больше планетой, чем звездой.

Такая вот необычная история сделала из PSR J1719-1438 b планету. Это самая плотная планета из всех, когда-либо обнаруженных, давление под ее поверхностью превращает углерод в алмаз. Звучит красиво, но для будущих экскурсантов гравитации на планете будет достаточно, чтобы моментально сплющить любого из них. Если, конечно, они выживут после облучения пульсаром.

Вы, наверное, уже несколько раз задали себе интересный вопрос: возможна ли жизнь возле пульсара? Честно говоря, маловероятно.

Никто не любит слово «невозможно», но условия возле пульсара настолько враждебны, что набор молекул, которые мы называем «жизнь», моментально потеряет свой смысл. Даже если бы на таких планетах существовала жизнь, она пряталась бы глубоко под поверхностью своего обиталища, и вероятно разительно отличалась бы от того, что мы привыкли видеть. Может, с нашей точки зрения это и вовсе не жизнь.

За последние несколько лет было обнаружено не так много планет около пульсаров, а некоторые прошлые наблюдения были оспорены. Однако шансы найти еще достаточно высоки, поскольку не так много людей занимаются подобными поисками. Большинство исследователей заняты поиском экзопланет. Благодаря недавно почившему «Кеплеру», у нас накопилось достаточно данных для анализа.

Однако имеются свидетельства, что старые звезды могут пройти через второй путь формирования планет. Один из пульсаров 4U 0142+61 был замечен в формировании планетарного диска вокруг себя. Учитывая все вышесказанное, стоит полагать, что в нашей галактике может быть куда больше странных планет, чем в нашей собственной Солнечной системе.

Ученые полагают, что планеты вокруг пульсаров – скорее исключение, чем правило. В период от миллиона до миллиарда лет высокоэнергетическое рентгеновское и гамма-излучение, а также пульсарный ветер (потоки заряженных частиц от пульсара) уничтожили бы практически любой объект. Однако у небесного тела малых размеров на относительном удалении от светила есть шансы сохраниться на устойчивой орбите в течение длительного промежутка времени. Именно поэтому, несмотря на относительную малую долю пульсаров с планетами, из-за большого числа самих нейтронных звезд в Млечном Пути (порядка миллиарда) количество планетных систем, находящихся вокруг них, огромно (порядка 10 миллионов).

Планетные системы вокруг нейтронных звезд необязательно похожи на миры, обнаруженные вокруг звезд главной последовательности. Например, обитаемость планеты обычно определяется в терминах равновесной температуры поверхности, заданной лучистой энергией, которую она получает от звезды-хозяина. Эта энергия рассчитывается в первом приближении как излучение черного тела, которое достигает максимума в ближнем инфракрасном, оптическом или ультрафиолетовом диапазонах, а типичные обитаемые зоны устанавливаются на расстоянии от долей до нескольких астрономических единиц.

Обитаемая зона значительно меньшего размера, чем вокруг звезд главной последовательности, рассчитана для белых карликов (в такой объект превратится Солнце через восемь миллиардов лет). Когда светило за три миллиарда лет остынет до температуры около 10 тысяч кельвинов, обитаемая зона будет находиться на расстоянии от 0,005 до 0,02 астрономической единицы. В случае нейтронных звезд пик излучения черного тела приходится на рентгеновские лучи, наблюдается изобилие ионизирующих частиц высоких энергий, но почти отсутствует ближние инфракрасное, оптическое и ультрафиолетовое излучение.

По оценкам ученых, температура поверхности PSR B1257+12 составляет 1,1 миллиона кельвинов, а вокруг нее на расстоянии от долей до нескольких астрономических единиц может находиться пылевой диск.

Основную опасность (одновременно и источник тепла) для возможной жизни на Полтергейсте и Фобеторе представляет рентгеновское излучение, способное привести к существенному нагреву атмосферы планет. Жесткое рентгеновское и гамма-излучение проникает гораздо глубже в атмосферу, чем ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучение. Но если газовые оболочки достаточно широкие, то опасное излучение не достигает поверхности планеты.

Ученые полагают, что планеты, вращающиеся вокруг изолированных нейтронных звезд, должны эволюционировать так же, как и небесные тела вокруг звезд главной последовательности, испускающих на раннем этапе своего развития интенсивное рентгеновское излучение. На Земле поток рентгеновских лучей быстро блокируется верхней атмосферой (термосферой), газ в которой ионизируется при взаимодействии с рентгеновскими лучами и ультрафиолетовым излучением. У этого слоя относительно высокая температура – от сотен до тысяч кельвинов, но он разрежен и потому неэффективен в качестве источника тепла.

Зона обитаемости, согласно общепринятому определению, представляет собой область вокруг звезды, где планета земного типа (с атмосферой, содержащей углекислый газ, воду и азот) может иметь на поверхности много жидкой воды. Необходимым (но не достаточным) условием обитаемости планеты часто считается то, что ее равновесная температура не опускается ниже 270 кельвинов.

Ученые заключают, что если основным источником энергии для планет служит рентгеновское излучение, то на трех планетах системы PSR B1257+12 слишком холодно, чтобы там была жизнь. Если же учитывать гамма-излучение, возникающее в атмосфере планет из-за пульсарного ветра, границы зоны обитаемости смещаются на расстояние от двух до пяти астрономических единиц.

Между этими крайними сценариями есть пространство параметров, где Полтергейст и Фобетор находятся в пределах зоны обитаемости. Также ученые показали, что планета вокруг PSR B1620-26, древнейшая из известных человеку, не может быть обитаемой даже в самом оптимистичном случае. Что касается PSR J1719-1438, то там пока недостаточно данных о рентгеновском излучении, и никаких выводов сделать нельзя.

Ученые отмечают, что рентгеновская светимость большинства изолированных нейтронных звезд с аккрецией Бонди-Хойла (истечение материи с компаньона, например, белого карлика, на нейтронную звезду) больше, чем у PSR B1257+12, которая в этом смысле нетипична.

Это означает, что для скалистых планет, напоминающих Землю, зона обитаемости вокруг пульсара существует недолго. Для сверхземель с плотной атмосферой – гораздо дольше. Ученые рассчитали, что если бы Земля располагалась на расстоянии от 1 до 10 астрономических единиц от PSR B1257+12, а на ее атмосферу приходилось бы порядка 1 процента массы всей планеты (в реальности – в 10 тысяч раз меньше), то газовая оболочка была бы утрачена максимум за 10 миллионов лет. Зато суперземли с экстремально толстыми атмосферами потеряли бы газовую оболочку за триллионы лет.

Однако наибольшую опасность для атмосферы представляют не рентгеновские лучи, а пульсарные ветры. Они действуют в ограниченный период времени – существует так называемая линия смерти, определяющая момент, когда пульсар прекращает производить ветер. Для молодых пульсаров это порядка миллиона лет, для миллисекундных пульсаров – миллиарды лет.

Тем не менее, это отключает источник энергии планеты, после чего температура небесного тела резко падает, исключая таким образом любую возможность определения пригодной для обитания зоны. Однако и в этом случае остается процесс аккреции Бонди-Хойла, способный генерировать достаточно рентгеновского излучения и нагревать планету. Температура также может поддерживаться приливным разогревом.

Пульсарный ветер вообще может не достигать планеты – когда магнитная ось и ось вращения пульсара сильно расходятся. В этом случае в экваториальной плоскости, где обычно располагаются планеты, пульсарного ветра нет, есть только рентгеновское излучение. Для такого случая ученые рассчитали, что за 850 миллионов лет атмосфера Полтергейста и Фобетора потеряла примерно по 0,0005 массы Земли (или около 0,0001 своей массы) – ничтожно мало, особенно если на атмосферу у PSR B1257+12 c и PSR B1257+12 d приходится, согласно принятому допущению, порядка процента от массы планеты.

Это не позволяет сделать однозначных выводов о том, что планеты вблизи PSR B1257+12 находятся в зоне обитаемости. Ее определение в настоящее время просто невозможно для нейтронных звезд, в том числе для PSR B1257+12. С другой стороны, если у Полтергейста и Фобетора мощная и плотная атмосфера, то есть надежда на их потенциальную обитаемость.