Телескоп Веры Рубин готов начать взрывную эру открытий. «Это как в старомодной астрономии: находишь объект, направляешь на него телескоп, споришь о нём. Будет весело».
В нашей Солнечной системе всё принадлежит Солнцу. Хотя на прохождение одного цикла у них могут уходить годы и годы, каждая планета и луна, каждый астероид и комета, каждый кусочек льда и камня гравитационно связаны с нашей звездой и являются частью вечной космической карусели. Но время от времени появляется что-то ещё, что, согласно тщательным измерениям орбитальной механики, явно не привязано к системе: межзвёздный гость. Объект прибывает из межзвёздного пространства и после недолгого пребывания в нашей Солнечной системе возвращается в неизведанные глубины.
Такие загадочные путешественники называются межзвёздными объектами, и они позволяют нам заглянуть в ту часть космоса, которую мы никогда раньше не видели. Каждый раз, когда появляется такой объект, астрономы начинают его изучать с помощью других телескопов, наземных и космических. Объект выглядит как размытое световое пятно, но астрономы пытаются выяснить его истинную природу, пока он не исчез, — от фундаментальных свойств (размеры, химический состав) до невероятных возможностей (признаки инопланетных технологий).
Когда-либо было обнаружено всего три межзвёздных объекта, и последний из них появился только в этом месяце со стороны где-то в центре Млечного Пути. 3I/ATLAS, как называют этот объект, в настоящее время движется внутри орбиты Марса, привлекая внимание телескопов по всему миру. Пока что это редкие явления.
Ожидается, что новый телескоп, который должен начать полноценную работу в конце этого года, обнаружит гораздо больше таких временных объектов. Обсерватория Веры К. Рубин, расположенная на вершине горы в чилийской пустыне, предназначена для ночного сканирования неба и улавливания слабых отблесков в темноте, в том числе солнечного света, отражающегося от быстро движущегося небесного тела. В результате наблюдений получаются замедленные видео, позволяющие астрономам отслеживать эти объекты и изучать их орбиты на предмет каких-либо аномалий. Рубин не открыл 3I/ATLAS, но ему удалось сделать десятки снимков объекта до и после того, как стала очевидной его межзвёздная природа. Эти снимки уже помогают астрономам составить более чёткое представление о пришельце.
С появлением «Рубина» в этой области может начаться потенциально взрывной период открытий. Согласно статистическим прогнозам астрономов и их личным ставкам, в ближайшее десятилетие обсерватория может обнаружить от пяти до 100 межзвёздных объектов. «Это как в старомодной астрономии: найти объект, навести на него телескоп, спорить о нём», — говорит Крис Линтотт, астрофизик из Оксфорда. «Это будет весело».
Что мы знаем о межзвёздных объектах
Межзвёздный объект, однажды привязанный к своей звезде, может путешествовать миллионы и даже миллиарды лет, прежде чем наткнётся на более тёплую звезду. Когда в 2017 году появился первый известный межзвёздный гость, астрономы были ошеломлены — не только из-за исторического момента, но и потому, что 'Оумуамуа, как его позже назвали, не соответствовал их рабочим теориям о Вселенной.
Ученые давно предполагали, что межзвездные объекты должны существовать, ведь они выбрасываются за пределы холодных границ своей родной системы, когда формируются новые планеты. Это явно неспокойное время. Однако Оумуамуа не был похож на все, что астрономы наблюдали раньше: у него была странная форма, он был каменистым, как астероид, но двигался вперед, как комета, и при этом у него не было характерного пылевого хвоста. (Было много теорий о его инопланетном происхождении.)
Второй зарегистрированный межзвёздный объект, посетивший Борисов в 2019 году, больше соответствовал ожиданиям — ледяная комета, хотя, возможно, она произошла от более мелкой и тусклой звезды. Хотя астрономы уже определили 3I/ATLAS как комету, у неё есть свои особенности: объект намного больше, чем «Оумауамуа» и Борисов, и, по-видимому, на несколько миллиардов лет старше нашей Солнечной системы.
Однако целый каталог межзвёздных объектов может помочь понять, как космические силы со временем формируют планетные системы. Сейчас «существует целый ряд объяснений происхождения межзвёздных объектов», — говорит Сюзанна Пфальцнер, астрофизик из исследовательского центра Forschungszentrum Jülich в Германии. Космические камни могли быть выброшены из-за гравитационного воздействия гигантских планет, только что сформировавшихся в космической печи. Большинство звёзд формируются в скоплениях, и плотная среда может привести к тому, что объекты из нескольких зарождающихся планетных систем улетят. Взрослые системы тоже могут терять небесные тела: ледяные объекты на самых окраинах планетной системы удерживаются лишь слабым гравитационным притяжением и могут быть легко унесены пролетающей мимо звездой. А когда звезда исчерпывает запас топлива и начинает расширяться, звёздный ветер, возникающий в процессе её гибели, может выбросить множество межзвёздных объектов.
По словам Пфальцнера, эти странники — пережитки бесчисленных историй, и будущая инвентаризация Рубина может помочь астрономам определить, какие из них встречаются чаще всего. Большое количество «Борисовых» указывает на то, что объекты, скорее всего, происходят из холодных и тёмных окраин своих систем. Большое количество «Оумуамуа» говорит о том, что большинство межзвёздных объектов происходят из внутренних областей звёздных систем, где под воздействием высокой температуры звезды разрушается большинство химических соединений, которые обычно создают мерцающий хвост при столкновении с нашим Солнцем.
Инопланетные корабли или тёмные кометы?
Наблюдения Рубина также могут помочь разрешить дискуссию о том, является ли Оумуамуа чем-то большим, чем просто космическим камнем, говорит Ави Лоэб, физик из Гарварда. Лоэб считает, что Оумуамуа — это обломок инопланетной конструкции. По его словам, в нашей Солнечной системе полно космического мусора — деталей ракет, красной Tesla, — которые астрономы-любители иногда принимают за астероиды. Он и его коллеги предполагают, что 3I/ATLAS — это тоже часть инопланетной технологии.
По словам Лёба, если «Рубин» обнаружит ещё объекты, похожие на Оумуамуа или 3I/ATLAS, то вероятность того, что они являются результатом деятельности инопланетян, будет ниже. «По крайней мере, мы узнаем больше о камнях, выброшенных другими звёздами, — говорит он. — Но мы также можем найти ответ на самый романтичный вопрос в науке: одиноки ли мы?»
От этой мысли мурашки бегут по коже, и она, безусловно, даёт пищу для мечтаний даже тем астрономам, которые занимаются этой работой. Покойная астроном Вера Рубин, в честь которой назван новый телескоп, написала в 2006 году, что, когда она изучала соседнюю галактику M31 в телескоп, «я часто задавалась вопросом, наблюдает ли за нами астроном из M31. Мне всегда хотелось, чтобы мы могли обменяться мнениями».
Большая часть астрономического сообщества не разделяет интерпретацию «Оумауамуа» Лебом и его коллегами, а также его последнее заявление о 3I/ATLAS.
«Это странно, но не настолько, чтобы нам пришлось прибегать к гипотезе об инопланетянах», — говорит Джон Форбс, астрофизик из Кентерберийского университета в Новой Зеландии. «Необычное ускорение Оумуамуа, которое нельзя объяснить гравитационным воздействием, можно объяснить свойствами, присущими кометам.
«Возможно, Оумуамуа высвободил небольшое количество газа, когда оттаял под воздействием солнечного тепла, и этого было достаточно, чтобы придать ему ускорение, но не настолько, чтобы его можно было увидеть в телескоп, — говорит Дэррил Селигман, астрофизик из Мичиганского государственного университета. За последние несколько лет Селигман и его коллеги сообщили об открытии дюжины астероидов вблизи Земли, которые выделяют газы, как и кометы, но у них нет видимого нам хвоста. Они предполагают, что эти астероиды относятся к новому классу небесных тел, которые они называют тёмными кометами.
«Подобные явления могут быть гораздо более распространёнными, чем мы думаем, и, возможно, мы их даже не искали», — говорит Селигман. Такое поведение может наблюдаться и при посещении объектов.
Исследование нашей галактической глуши
В то время как одни учёные сосредоточены на изучении этих объектов, проносящихся через нашу Солнечную систему, другие стремятся исследовать их путь через галактическую пустошь. Хотя межзвёздные путешественники не привязаны к конкретным звёздам, они перемещаются по Млечному Пути.
В своём исследовании Форбс утверждает, что космические объекты, покинув свою родную систему, начинают двигаться по галактике в виде длинного тонкого потока. Звёзды, выброшенные из звёздных скоплений, могут образовывать потоки, и Форбс предполагает, что межзвёздные объекты могут делать то же самое. Со временем эти потоки расширяются и становятся более рассеянными, потому что «в галактике царит беспорядок и происходит множество вещей, которые нарушают ваши простые и понятные орбиты», — говорит Форбс.
Он надеется, что Рубин заметит несколько новых объектов, приходящих из одной и той же точки на небе и движущихся с одинаковой скоростью. «Это довольно убедительный признак того, что мы находимся в плотном потоке межзвёздных объектов», — говорит он. Наше Солнце может дрейфовать в миллионах таких потоков.
Разнообразие межзвёздных объектов может помочь астрономам разобраться в особенно загадочном аспекте формирования планет, в том числе Земли. Планеты формируются примерно так же, как пылевые вихри в доме: частицы кружатся и слипаются, пока не становятся достаточно большими, чтобы превратиться в целые миры. Однако компьютерное моделирование показало, что, хотя космическим силам легко превратить частицы размером с пыль в объекты размером с валун, этим валунам довольно сложно превратиться во что-то большее.
Хотя Вселенная, очевидно, справилась с этой задачей — «мы тому живое доказательство», — говорит Пфальцнер, — астрономы так и не поняли, как именно. По её словам, межзвёздные объекты как раз подходящего размера для решения этой головоломки, они готовы к тому, чтобы их поглотили и вырастили из них что-то новое. Если в окрестностях новой системы находится много межзвёздных объектов, которые, возможно, притянуло гравитацией только что вспыхнувшей звезды в её центре, то у Вселенной есть всё необходимое сырьё, и процесс проходит без каких-либо затруднений. Межзвёздные объекты, проносящиеся по нашему небу, однажды могут помочь сформировать чью-то солнечную систему.
Поиск межзвёздных объектов, независимо от того, найдётся ли их всего несколько или десятки, позволяет получить знания, выходящие за рамки чисто эмпирических исследований. Теперь мы можем лучше, чем раньше, понимать, какая Вселенная нас окружает, как будто мы раскрыли великую тайну и стали свидетелями чудес, которые нам не суждено увидеть. То, что находится за пределами Земли, не является природой в привычном для нас смысле, но, тем не менее, это своего рода дикая местность, сформированная теми же силами, которые привели к появлению знакомых нам ландшафтов на этой планете. Межзвёздные объекты напоминают нам о том, что космос — это общее достояние и что мы являемся его частью в той же мере, что и эти загадочные путешественники, прокладывающие свой собственный путь во времени и пространстве.