Анализ данных, собранных за первые три года работы орбитального телескопа Кеплер, принес хорошую новость для ищущих жизнь вне нашей планеты. Как оказалось, 17% всех подобных Солнцу звезд имеют планету, размер которой не превышает Земной в два раза и заведомо не меньше его. Вывод этот, однако, пока относится к низкоорбитальным планетам – оценка верна для миров, средняя высота орбит (напомним, что большая часть планет движется по околокруговым орбитам, а для низкоорбитальных планет это правило нарушается особенно редко) которых  хотя бы в четыре раза меньше астрономической единицы – расстояния от Земли до Солнца. Такие орбиты делают эти планеты ближе к своим звездам, чем Меркурий находится к Солнцу, а значит, температура на них для жизни неблагоприятна – вода не может поддерживаться на поверхности. Впрочем, оценка возможного числа миров земного размера или чуть больше на более благоприятных орбитах может доходить до 50%, но она не так хорошо подтверждена наблюдениями.

«Главный результат нашей работы – повышения частоты появления планет при уменьшении их размера, но все же мы пока не дошли до размера самой Земли, и ограничились ее двойным размером», – говорит Эндрю Говард, сотрудник Калифорнийского университета в Беркли. Аналогичный результат был получен другой группой исследователей, показавших, что как минимум каждая шестая звезда в Млечном пути имеет планету сравнимого с Землей размера. Выходит, таких планет в нашей галактике не менее 17 миллиардов.

Планеты, превышающие Землю всего в два раза или даже меньше, и найденные в текущих данных Кеплера, скорее всего необитаемы. Более того, исследование открытых Кеплером планет в таких рамках показало, что они чаще всего оказываются похожи на Уран или Нептун. Они имеют твердое каменное ядро, окруженное в основном гелием, водородом и другими газами. Но поскольку эти планеты находятся к своей звезде ближе, чем выжженный Меркурий, они могут оказаться водными мирами, покрытыми слоем воды в сотни километров толщиной.  В таком месте жизнь может зародиться, но без суши вряд ли может появиться развитый интеллект.

Но не все эти планеты должны быть похожи на мини-гиганты, твердая планета может оказаться очень похожей на наш дом. Поэтому пока что следует каталогизировать и отдельно выделять такие миры, чтобы изучить их свойства, когда мы сумеем создать более совершенные телескопы и новые методы наблюдений. К тому моменту у нас уже будет в запасе список миров, с которых есть смысл начать исследование. Есть, конечно, опасность, что их уже станет так много, что понадобится намного больше критериев для их ранжирования, чем положение в зоне обитания и размер. «Одна из главных задач Кеплера – ответить на вопрос, который люди задавали со времен Аристотеля, а именно, какая часть похожих на Солнце светил имеет планету, похожую на Землю, – говорит Говард. – Мы пока не готовы дать на него точный ответ, но Кеплер уже нашел достаточное число экзопланет, чтобы мы могли использовать статистику для оценки этого числа». Основная проблема здесь заключается в оценке количества планет, которые Кеплер пропустил, по отношению к найденным, так как зачастую собранные им данные противоречивы, и планеты помещаются в разряд кандидатов не просто так.

При поиске планет Кеплер делает повторяющиеся снимки 150000 звезд в созвездии Лебедя. Собранные данные автоматически анализируются на предмет быстрого и очень слабого уменьшения их яркости, вызванного проходом на линии наблюдения другого объекта. Если экзопланета имеет размер Юпитера, то яркость звезды может упасть на 1%, так что газовых гигантов в собранном Кеплером урожае хоть отбавляй. Но если звезду будет закрывать Земля, то ее яркость уменьшится на одну десятитысячную. Такое маленькое изменение становится сравнимым с шумами. Чтобы справиться с шумами, в Беркли в течение последних двух лет создавали собственное программное обеспечение TERRA (Transiting Exoearth Robust Reduction Algorithm), из названия которого ясно, что оно направлено на выявление планет, похожих на Землю, и достижение меньшей зависимости результата от случайных ошибок. «Может показаться сумасшествием, что мы потратили два года, чтобы сделать ту же работу, которую уже делает Кеплер. Но вопрос о том, сколько мы упустили похожих на Землю планет кажется нам достаточно важным, чтобы независимо проверить получаемые результаты», – говорит аспирант Университета Эрик Петигура, который реализовал все программные коды.

Сперва была проведена проверка работы нового алгоритма. С его помощью был проведен поиск и проанализирована информация о том, что часть планет, найденных стандартными процедурами обработки данных Кеплера, не была найдена новой программой. Доработав алгоритм, удалось найти 129 похожих на Землю планет при изучении практически полного каталога данных Кеплера, имеющихся в открытом доступе. Диаметры этих планет находятся в диапазонах от шести земных до одного марсианского.

37 из этих планет не были найдены ранее. Была также обнаружена тенденция, замеченная в начале этого года – с уменьшением размера планет их становится все больше по сравнению с предшествовавшими годами. В наборе планет, найденных с помощью TERRA, всего одна сотая звезд имеют планету размером с Юпитер, но при этом десятая – планет размером с Нептун. Однако этот рост числа планет останавливается примерно на двойном земном радиусе.  Затем при его дальнейшем снижении до земного частота появления планет не изменяется. Что происходит далее определено не было, так как выходит за рамки исследования (Юпитер-Земля). «Год назад в копилке Кеплера было всего несколько миров, размеры которых были меньше двух земных, намного меньше, чем можно было бы ожидать с учетом огромного числа миров большего размера», – говорит Петигура. Работа программы TERRA показывает их большее число, но все же недостаточно, чтобы объяснить закономерность в частоте обнаружения планет в зависимости от их радиуса. Не хватает еще примерно трети миров вдвое больше Земли.