Новое интригующее послание от гарвардского физика Ави Лёба
С какой скоростью сейчас вращается межзвёздный объект 3I/ATLAS? Изменился ли период его вращения во время перигелия, когда он находился ближе всего к Солнцу 29 октября 2025 года?
Существует два способа измерения периода вращения 3I/ATLAS. Один из них основан на периодическом смещении ориентации струй, испускаемых 3I/ATLAS при вращении. Второй основан на периодической модуляции общей яркости 3I/ATLAS, включая светящийся ореол комы и струй вокруг него.
В новой статье, которую я написал в соавторстве с Тони Скармато (доступна здесь), мы измерили период вращения 3I/ATLAS после прохождения перигелия в обоих направлениях.
Во-первых, мы несколько раз измерили позиционный угол антисолнечной струи на небе, применив фильтр вращательного градиента Ларсона-Секанины к изображениям космического телескопа «Хаббл» в период с 20 ноября 2025 года по 27 декабря 2025 года. Во-вторых, мы проанализировали изменение яркости в период с 9 по 22 декабря 2025 года, используя данные 0,25-метрового телескопа MPC L92 в Калабрии, Италия.
Мы обнаружили, что периодические колебания угла положения струи на +/-20 градусов происходят с периодом 7,20 (+/- 0,05) часа. Кроме того, периодические изменения яркости на +/-30 процентов происходят с периодом 7,136 (+/- 0,001) часа. Эти два периода немного отличаются, но небольшая разница, скорее всего, связана с систематическими ошибками и наложением спектров. Совокупность данных подтверждает, что период вращения после перигелия составляет около 7,1 часа, что приводит к периодической прецессии струйной структуры вокруг оси вращения 3I/ATLAS.
Поскольку джет прецессирует вокруг оси вращения, мы связываем его среднее значение позиционного угла в 270 (+/-3) градусов с осью вращения. Учитывая, что ось Sun-3I/ATLAS находится под углом 290 градусов, мы делаем вывод, что ось вращения 3I/ATLAS совпадает с осью Sun-3I/ATLAS с точностью до 20 градусов. Это удивительное совпадение требует объяснения, поскольку ось вращения была установлена в межзвёздном пространстве, вдали от Солнца.
Судя по первому снимку астероида 3I/ATLAS, сделанному космическим телескопом «Хаббл» 21 июля 2025 года (как сообщается здесь), менее процента рассеянного солнечного света исходит от поверхности его ядра. Скорость потери массы значительно возросла вблизи перигелия. Это означает, что модуляция потока после перигелия на десятки процентов может быть вызвана только свечением, окружающим ядро.
По мере вращения ядра доминирующее направление истечения смещается вокруг оси вращения в результате прецессии джета, что, в свою очередь, модулирует: (i) плотность пыли вдоль линии обзора; (ii) распределение пыли в пределах фотометрической апертуры; (iii) эффективную фазовую функцию рассеяния частиц пыли. Таким образом, изменение ориентации джета приводит к периодическим колебаниям наблюдаемого потока рассеянного солнечного света. Получившаяся в результате «вариабельность сердечного ритма» — когда джеты нагнетают пыль и газ в кому, подобно тому, как сердце нагнетает кровь по венам в тело, — была описана в эссе, которое я написал 30 ноября 2025 года здесь. До этого ошибочно утверждалось (как указано здесь), что изменения яркости обусловлены изменениями отражённого солнечного света от поверхности вращающегося ядра.
На самом деле базовое вращательное состояние ядра может проявляться по-разному в зависимости от яркости и угла наклона джета. Если направление джета привязано к фиксированной активной области на вращающемся ядре, то ориентация джета будет периодически меняться, а суммарная яркость будет периодически меняться по мере того, как джет будет приближаться к линии обзора или удаляться от неё. Таким образом, если направление джета претерпевает прецессию вокруг оси вращения (например, из-за того, что источник находится в высоких широтах и меняется геометрия освещения), то период изменения яркости будет соответствовать циклу ориентации джета, а не форме ядра, отражающего солнечный свет. Наблюдаемую периодичность следует рассматривать как модуляцию, вызванную джетом, которая отражает состояние вращения через ориентацию джета, а не как прямое измерение отражённого света от самого ядра.
Наше предполагаемое значение периода прецессии джета после перигелия, равное 7,2 (+/-0,05) часа, согласуется со значением, измеренным для периодической прецессии джета перед перигелием, равным 7,74 (+/-0,35) часа (как указано здесь). Однако оно примерно в 2,3 раза короче периода вращения, составляющего около 16–17 часов, который был выведен на основе изменчивости яркости перед перигелием (как указано здесь и здесь). Разница в периодичности яркости могла быть вызвана изменением количества джетов или активных пятен, что, вероятно, произошло из-за прохождения перигелия 3I/ATLAS. Например, прохождение перигелия могло удвоить частоту модуляции потока комы джетами, поскольку ось вращения почти совпадает с осью Солнца-3I/ATLAS. В то время как до перигелия Солнцем освещался только один из полюсов вращения, после перигелия Солнцем освещался второй полюс вращения, что потенциально могло привести к образованию двух активных струй, которые после перигелия также видны под другим углом.
В целом новые данные указывают на то, что периодическое колебание джета вокруг оси вращения не изменилось во время прохождения перигелия. Выравнивание оси вращения 3I/ATLAS с направлением на Солнце в пределах 10–20 градусов на больших расстояниях является аномальным, поскольку вероятность случайного совпадения в межзвёздном пространстве составляет всего 1,5–6 %.
3I/ATLAS будет находиться в пределах 0,69 градуса от идеального противостояния относительно Солнца, при этом Земля будет расположена посередине, 22 января 2026 года (как описано в другой новой статье, соавтором которой я являюсь здесь).
В этот день струя, направленная против солнца, почти исчезнет из виду, а струя, направленная против солнца, будет указывать на нас.
***
Говоря о ведении календаря, позвольте мне завершить это эссе общим замечанием о ведении внеземного времени, которое недавно появилось в новостях в контексте синхронизации часов на Луне относительно Земли.
Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, в условиях более сильной гравитации время течёт медленнее, что проявляется в искривлении пространства-времени. Крайнее проявление гравитационного замедления времени можно наблюдать вблизи горизонта событий чёрной дыры, где время для удалённого наблюдателя останавливается. Если бы мы снимали на видео астронавтов, падающих в чёрную дыру, то увидели бы, что их изображение застыло в тот момент, когда они пересекли горизонт событий. Причина проста: никакая информация не может выйти за пределы горизонта событий, поэтому последнее изображение навсегда остаётся застывшим для далёких наблюдателей.
По той же причине время на Земле течёт медленнее, чем на Луне, поскольку гравитационный потенциал Луны меньше, чем у Земли. Гравитационное замедление времени больше, чем суммарное замедление времени из-за эффекта Доплера второго порядка, который пропорционален квадрату скорости Луны вокруг Земли, делённому на скорость света. Замедление течения времени вблизи Земли — это мягкая версия экстремальной ситуации с чёрной дырой.
Время на Луне течёт быстрее, чем на Земле, примерно на 56–59 микросекунд (миллионных долей секунды) в сутки. Относительное смещение составляет примерно 0,66 миллиардных долей в секунду быстрее, чем на Земле. За 46,5 лет смещение составит одну секунду. Точное измерение времени важно для обеспечения синхронной работы электронного оборудования на Луне. Если синхронистичность выйдет из-под контроля, мы не сможем вести надлежащий учёт событий или протоколов связи между компьютерами и другим электронным оборудованием на Луне и на Земле.
На космических кораблях время идёт даже быстрее, чем на поверхности Луны. Но независимо от того, в какой точке Солнечной системы они находятся, все астронавты и земляне находятся внутри гравитационного потенциала галактики Млечный Путь. Это приводит к замедлению времени в галактике примерно на миллионную долю, что намного больше, чем замедление, вызванное гравитацией на Земле. За 100 лет мы (вместе со всеми нашими соседями по Млечному Пути) стареем на 53 минуты (!) медленнее, чем среднестатистические обитатели межгалактического пространства. Благодаря этому мы можем наблюдать за Вселенной почти на час дольше, чем наши межгалактические коллеги.
***
Вчера утром я получил воодушевляющее письмо под названием «Спасибо, что пробудили во мне любопытство»:
«Как преподаватель микробиологии в Массачусетском общественном колледже, я обычно смотрю в трубку микроскопа. Вы вдохновили меня обратить свой взор к звездам и со скромным любопытством смотреть на небеса. Спасибо вам за ваш непредвзятый научный подход. Я следил за вашей лентой, новостными интервью, и я читал "Внеземной".Medium.com Отличная работа.
Всего наилучшего!
Сейдж Франетович, профессор биологии, Общественный колледж Гринфилда, Гринфилд, Массачусетс».