Недавний заголовок в Washington Post гласит: “Согласно новым исследованиям, у большинства звезд в галактике есть планеты, находящиеся в обитаемой зоне”. Некоторые версии этого заголовка были опубликованы во всех основных средствах массовой информации, освещающих эту историю. Не только заголовки были такими раздутыми – в большинстве случаев в репортажах это новое исследование представлялось так, как будто это общепринятый вывод.
Я слежу за нашими исследованиями экзопланет с самого их начала. Как и многих любителей астрономии, меня особенно интересуют несколько вопросов: сколько планет в среднем у звезд, каково типичное расположение этих планет, насколько типична или нетипична наша собственная система и сколько в ней планет, похожих на землю? Мы начинаем получать представление о том, сколько существует экзопланет – большинство звезд, вероятно, имеют несколько планет.
Другие вопросы на данный момент остаются открытыми. В то время как мы собираем все больше и больше данных, уже известно, что в сотнях систем есть планеты, и в настоящее время подтверждена 1821 экзопланета. Еще пара тысяч возможных экзопланет ожидают подтверждения.
Может показаться, что это много, но на самом деле этого недостаточно, чтобы ответить на остальные вопросы, приведенные выше. Одна из проблем заключается в том, что у нас нет подробного обзора каждой системы. Мы находим планеты, которые легче всего обнаружить, – те, которые находятся близко к своим родительским звездам, и планеты большего размера. С учетом современных методов было бы практически невозможно обнаружить малые планеты вдали от своих звезд. Они не оказали бы существенного гравитационного воздействия на свою родительскую звезду, и даже если бы им случилось пролететь мимо своей звезды, они, вероятно, оказали бы незаметное влияние на свет от этой звезды. Кроме того, учитывая периоды в сотни лет, для подтверждения их транзитным методом потребовались бы сотни лет.
Поэтому наши данные о составе планет в других солнечных системах неполны и необъективны. У нас просто недостаточно данных, чтобы сделать много выводов о составе планетных систем. Мы можем ответить на некоторые вопросы, например, в скольких системах есть горячие Юпитеры, планеты типа Юпитера, расположенные близко к своим звездам?
К счастью, мы можем обнаружить планеты размером с Землю в обитаемой зоне их звезд, потому что для многих звезд это достаточно близко, чтобы их можно было обнаружить и подтвердить, используя транзитный метод.
Исследователи в этой статье, которая вызвала волнующие заголовки, использовали теоретический метод для предсказания состава планетных систем, в которых мы обнаружили от трех до шести планет. Затем они применили закон Титиуса-Боде, чтобы предсказать, где, вероятно, находятся другие планеты. Одна из проблем, связанных с этим подходом, заключается в том, что закон T-B на самом деле не является законом. Обычно не считается, что он имеет реальную прогностическую ценность. По меньшей мере, его следует считать спорным.
Титиус впервые заметил, что планеты в нашей системе расположены на регулярной основе, а Боде в 1778 году разработал математические расчеты. Если вы возьмете ряд 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192. 384 ( после трех вы просто удваиваете предыдущее число), затем прибавите четыре к каждому числу и разделите на десять, вы получите очень хорошее приближение расстояния в астрономических единицах до планет в нашей Солнечной системе от Солнца. Согласно этой последовательности, на расстоянии 2,8 а.е. должна быть планета, которая соответствует поясу астероидов и карликовой планете Церера.
Отражает ли это математическое соотношение лежащую в его основе физику, возможно, что-то связанное с вероятностью стабильных орбит или гравитационными полями, или это просто нумерология? Возможно, это отчасти и то, и другое – орбиты могут иметь тенденцию определенным образом разнесаться, потому что, если бы они были слишком близко друг к другу, они могли бы гравитационно нарушить орбиты друг друга, но точная математическая взаимосвязь – это просто совпадение, а не какой-либо “закон”.
Отличительной чертой науки является не способность объяснить существующие наблюдения, а способность предсказывать будущие наблюдения. Насколько хорошо закон T-B предсказывает, например, орбиты лун, которые были открыты позднее? Для тех крупных планет, у которых есть спутники, которые, вероятно, образовались вместе с планетами (в отличие от захваченных позже), они, по-видимому, расположены на регулярном расстоянии друг от друга, но не в виде предзнаменований. Таким образом, регулярный интервал, по-видимому, соответствует разумному эмпирическому правилу, но, по-видимому, нет точной математической зависимости. Это, конечно, побудило многих попытаться разработать варианты математики Боде, чтобы вывести более общее правило. Одним из примеров является закон Дермотта. Опять же, ни один из них не является общепринятым, его в основном относят к нумерологии, а популярное увлечение математическими расчетами, похоже, раздражает редакторов журналов и серьезных астрономов.
Теперь, когда мы живем в эпоху открытия экзопланет, закон T-B обрел новую жизнь, и исследователи, которые к этому склонны, получают новые наборы данных, позволяющие применять их любимую версию математики Боде. Именно этим занимаются современные исследователи. Они утверждают, что из 151 системы, которые они рассмотрели, “обобщенная версия” закона Боде справедлива в 124. Затем они вычисляют, где в этих системах должны находиться дополнительные планеты. Именно так они предсказывают, что в большинстве систем будет 1-3 планеты в обитаемой зоне.
Читая заголовки, можно предположить, что ученые подсчитывали подтвержденные экзопланеты, но нет, они подсчитывали теоретические экзопланеты. Кроме того, применение “обобщенной версии” закона Боде заставляет меня задуматься, сколько возможностей для маневра это дает. Это распространенная критика концепции T-B – что в любой системе, где планеты просто расположены на некотором расстоянии друг от друга, чтобы не сталкиваться, вы можете принудительно подогнать некоторые математические ряды, если дадите себе немного пространства для маневра.
Однако самое замечательное в этом исследовании то, что оно дает конкретные прогнозы о том, где могут быть обнаружены новые экзопланеты. Если их обобщенная версия T-B окажется действительно полезной для прогнозирования, это будет больше, чем просто дикие предположения. Однако дьявол кроется в деталях – насколько близко будущие экзопланеты должны будут находиться к своему предсказанному местоположению и сколько их потребуется, прежде чем идея будет признана подтвержденной? И снова есть потенциал для маневра, позволяющий использовать фактические данные, какими бы они ни были, в соответствии с теорией.
Что, как обычно, вызывает наибольшее разочарование, так это то, что основные средства массовой информации, как правило, не смогли должным образом осветить эту историю. Это спекулятивный документ, и, честно говоря, его даже не стоит публиковать в качестве новостного материала. Вывод, вынесенный в заголовок, вводит в заблуждение и не является выводом этой статьи. Такого рода спекулятивные исследования следует отнести к технической литературе или, в лучшем случае, к научно-популярным журналам, где можно подробно объяснить все сложные детали и поместить статью в надлежащий контекст.
