Области, где происходит процесс звездообразования, излучают очень яркие молекулярные линии в радиодиапазоне: гидроксила ОН на волне 18 см, водяного пара Н2О на волне 1,35 см, метанола СН4ОН на волне 1,2 см и др. Необычайная яркость линий связана с мазерным механизмом излучения (мазер — это тот же лазер, только работающий в радиодиапазоне). По образному выражению И.С.Шкловского, природа оповещает о рождении звезды всю Галактику, пользуясь новейшими достижениями квантовой радиофизики. Одним из мест, где сейчас интенсивно идет процесс звездообразования, является знаменитая Большая туманность Ориона.
Что же происходит с протозвездой? В центре ее плотность выше, на периферии — ниже. Чем выше плотность, тем быстрее протекает сжатие; это, в свою очередь, увеличивает плотность и, следовательно, повышает скорость сжатия и т.д. В результате сжимающаяся протозвезда разделяется на два компонента: компактное ядро и протяженную оболочку. При определенных условиях оболочка трансформируется в протяженный газо-пылевой диск, которому передается основная доля вращательного момента протозвезды. Из этого диска затем формируются планеты.
Ядро протозвезды, на которое перетекает часть вещества из оболочки, продолжает сжиматься, температура в центре его неуклонно растет, и когда она достигает несколько миллионов градусов, в недрах ядра «загорается» водород: начинается термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Выделяющаяся при этом колоссальная энергия поддерживает высокую температуру, порядка десяти миллионов градусов, давление горячего газа уравновешивает силу тяготения, сжатие останавливается, протозвезда превращается в звезду. Момент начала термоядерных реакций и есть момент рождения звезды. Далее ей предстоит пройти сложный путь эволюции вместе с формирующимися вокруг нее планетами.
Таким образом, современная космогония говорит в пользу закономерного (не случайного) образования планет. Однако это не означает автоматического возвращения к представлениям прошлых веков, когда господствовала уверенность в повсеместной распространенности планетных систем. Если для Циолковского было достаточно умозрительных соображений, то современные астрономы не удовлетворяются не только ими, но и развитыми теориями, они требуют экспериментальных подтверждений.
Можно ли наблюдать процесс формирования звезды? На стадии, когда оболочка еще не прозрачна и ядро не видно, протозвезда излучает тепловую энергию и может наблюдаться в виде источника инфракрасного излучения. В 1983 г. в США был выведен на орбиту англо-голландско-американский спутник 1КА8, предназначенный для составления инфракрасного атласа неба. За год работы было обнаружено 200 тысяч инфракрасных объектов, в том числе множество протопланетных дисков. Существование их стало наблюдательным фактом. Но протопланетные диски — это еще не планеты. А можно ли наблюдать планеты у других звезд?
3. Методы обнаружения внесолнечных планет
Непосредственно наблюдать планеты даже у самых близких к нам звезд с помощью современных телескопов практически невозможно. Это связано не только с очень малым световым потоком (световой поток от Венеры приблизительно в миллиард раз меньше светового потока от Солнца), но и с тем, что планета расположена от нас почти точно в том же направлении, что и ее звезда. При таких условиях слабое излучение планеты будет теряться в ослепительных лучах ее собственной звезды. Чтобы «убрать» излучение звезды, можно использовать «звездный коронограф», в котором излучение звезды экранируется аналогично тому, как это делается в солнечных коронографах, позволяющих наблюдать солнечную корону вне затмения. Правда надо иметь в виду, что соотношение яркостей солнце/корона на много порядков ниже (благоприятнее для наблюдения), чем соотношение звезда/планета. Но убрать звездный свет еще недостаточно, надо суметь разделить изображение звезды и планеты. Для ближайших звезд (и только для них!) это возможно. Однако «звездные коронографы» пока не созданы. Реальные возможности связывают с косвенными методами обнаружения планет. Было предложено несколько таких методов, но из них реализованы пока только два — астрометрический метод и метод лучевых скоростей.
Астрометрический метод состоит в измерении периодических колебаний положения звезды на небесной сфере, обусловленных ее вращением вокруг центра тяжести (центра масс) системы звезда-планета. Вследствие собственного движения звезды (точнее, звезды вместе с ее планетной системой) в пространстве, центр тяжести движется по небесной сфере, «выписывая» плавную траекторию, а звезда из-за вращения вокруг центра тяжести описывает волнистую линию вокруг этой траектории. Колебания звезды (амплитуда волнистой линии) тем больше, чем больше масса планеты по отношению к массе звезды. Этот метод успешно применяется для обнаружения невидимых темных компонент в двойных звездах. Но обнаружение планет из-за их малой массы значительно сложнее. Для наземных наблюдений обнаружение планет этим методом находится на пределе чувствительности.
