Представьте, что вы сидите на берегу океана. Вдруг из воды выпрыгивает рыба, пролетает по воздуху пару метров и снова ныряет. Вы удивленно моргаете: «Ничего себе, рыбы летают!». А через несколько лет на том же берегу из воды вырывается огромный кит, взмывает в воздух на десятки метров и с грохотом падает обратно, поднимая тонны брызг.
Это грубое, но очень точное сравнение того, с чем столкнулись астрономы за последние годы. Сначала они обнаружили «летучую рыбу» — загадочный объект 1I/‘Оумуамуа, который пронесся через нашу Солнечную систему в 2017 году. А теперь они изучают настоящего «кита» — межзвездный объект 3I/ATLAS.
Группа ученых во главе с уже известным нам Ави Лёбом и его коллегами Валентином Тоссом и Анди Буркертом из Мюнхенской обсерватории проделала титаническую работу. Они фактически «взвесили» этого гостя и выяснили его примерные размеры. Но, как и в любом хорошем детективе, ответы породили еще больше вопросов.
В чем сенсация? Гигантское различие в весе
Главный итог их исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, звучит как приговор из зала суда: масса 3I/ATLAS составляет около миллиарда метрических тонн. Чтобы вы представили этот масштаб: это примерно в 15 000 раз больше, чем вес всех людей на Земле, или как 150 пирамид Хеопса.
Но самое интересное не это. А то, что этот «кит» как минимум в сто тысяч раз массивнее, чем та самая «летучая рыба» — объект ‘Оумуамуа. И вот здесь начинается настоящая детективная интрига.
Как можно взвесить комету, которая пролетает мимо?
Вы спросите: «Как можно взвесить объект, до которого невозможно дотронуться, который находится за миллионы километров?». Ученые использовали гениальный метод, знакомый каждому, кто когда-либо стрелял из ружья или даже просто сидел в лодке и выпрыгивал из нее на берег.
Помните закон сохранения импульса? Когда вы прыгаете из лодки на причал, лодка отплывает в противоположную сторону. Чем вы тяжелее и чем сильнее оттолкнулись, тем быстрее уплывет лодка.
В космосе работает то же самое. Комета 3I/ATLAS — это наша «лодка». Когда она приблизилась к Солнцу, ее лед начал таять, и газ под давлением стал вырываться наружу (как прыжок человека из лодки). Этот вырывающийся газ создает реактивную тягу — ученые называют это «негравитационным ускорением». Комета начинает слегка отклоняться от своего курса, который диктует ей гравитация Солнца.
Ученые сделали вот что:
- Измерили силу «отдачи» (А). Они наблюдали за траекторией кометы и рассчитали, насколько сильно ее «толкает» вырывающийся газ.
- Посчитали, сколько «пара» вырывается (dM/dt). С помощью мощных телескопов они измерили, сколько водяного пара и углекислого газа выбрасывает комета каждую секунду.
- Оценили скорость «струи» (V). Примерно посчитали, с какой скоростью газ вылетает из недр кометы.
Зная силу отдачи и количество выброшенного «топлива», они с легкостью вычислили массу самой «лодки» — кометы. Формула проста: Масса × Ускорение = (Количество выброшенного газа) × Скорость струи.
Подозреваемые: Лед, пар и... несостыковки
Для чистоты эксперимента ученые рассмотрели несколько сценариев. Главные «подозреваемые» в выбрасывании газа — это вода (H₂O) и углекислый газ (CO₂).
- Сценарий «Углекислый газ». Если предположить, что комета выбрасывает в основном CO₂, то ее масса получается наименьшей — около 0,3 триллиона килограммов. Диаметр такого ядра составил бы всего 0,84 километра.
- Сценарий «Много воды». Если верить данным, где зафиксировано огромное количество водяного пара (до 10 тонн в секунду), то масса кометы взлетает до 6,4 триллиона килограммов, а диаметр — до 2,3 километров.
- Сценарий «Умеренная вода». Есть и компромиссный вариант, дающий диаметр около 1,48 километра.
И вот тут начинается самое интересное. Ученые проверили эти сценарии на логику.
Улика номер один: А не расплавится ли комета?
Представьте, что вы пытаетесь растопить огромную глыбу льда с помощью маленькой горелки. Если лед тает слишком быстро, значит, либо горелка очень мощная, либо лед на самом деле маленький.
В случае с кометой «горелка» — это Солнце. Ученые рассчитали: чтобы выбросить 10 тонн водяного пара в секунду (как в «мокром» сценарии), вся поверхность кометы должна быть голым, активным льдом. Но если поверхность такая большая, то и сама комета должна быть огромной.
И здесь возникает противоречие. Расчеты показывают, что для такого мощного «парообразования» диаметр кометы должен быть больше 3 километров. Но по измерениям реактивной тяги он получается максимум 2,3 км. Это как если бы вы пытались втиснуть арбуз в коробку из-под обуви. Сценарий «Много воды» трещит по швам и признается несостоятельным.
Конфликт показаний: Спор с «Хабблом»
Добавляет масла в огонь и знаменитый телескоп «Хаббл». Недавно другая группа ученых заявила, что им удалось напрямую разглядеть ядро кометы на снимках. По их данным, его радиус составляет 1,3 километра (диаметр 2,6 км).
Наши же герои, Тосс, Лёб и Буркерт, для самого реалистичного сценария (углекислый газ + немного воды) получили радиус всего 0,74 километра.
Кто прав? Ученые предлагают два пути примирения сторон:
- «Комета-пушинка». Возможно, плотность 3I/ATLAS гораздо ниже, чем мы думаем. Мы привыкли, что кометы — это грязные ледяные шары. А этот объект может быть похож на очень пористый, рыхлый «снежный ком» с плотностью в два раза ниже обычной.
- «Реактивный ускоритель». Может быть, газ вырывается не равномерно, а очень узкими, сфокусированными струями, как из сопла ракеты. В таком случае эффективность толчка (тот самый коэффициент ζ в формуле) гораздо выше, и для создания наблюдаемого ускорения нужно меньше массы.
Самая большая загадка: Почему мы не видим «рыб»?
Но даже если разрешить спор с «Хабблом», остается главный вопрос, от которого у ученых чешется в затылке.
В нашей Солнечной системе маленьких астероидов и комет (размером с ‘Оумуамуа, то есть около 100 метров) в тысячи раз больше, чем километровых гигантов (размером с 3I/ATLAS). Логика подсказывает: если космос кишит межзвездными объектами, то маленьких «рыбок» мы должны ловить сетями, а огромные «киты» должны быть редкой удачей.
Но реальность перевернула все с ног на голову. Мы обнаружили двух «китов» (2I/Борисов и 3I/ATLAS) и только одну «рыбку» (‘Оумуамуа). По статистике, чтобы найти один такой массивный объект, как ATLAS, мы должны были бы найти сто тысяч объектов, подобных ‘Оумуамуа. Но мы не нашли.
Где подвох?
Представьте себе супермаркет, где на полках лежат продукты. Вы ожидаете, что там будет 10 000 пачек мелкой соли и только одна пачка крупной морской соли. Вы заходите в магазин, а там — 10 пачек крупной соли и всего одна мелкой. Это выглядит подозрительно, не так ли? Либо вы ошиблись в оценках размеров, либо кто-то специально перетасовал товар, либо... соль вовсе не соль, а что-то другое.
Гипотеза «белого слона» и искусственный разум
Именно это противоречие заставляет Ави Лёба и его команду задаваться, пожалуй, самым провокационным вопросом: «Означает ли это несоответствие, что один или оба этих загадочных межзвездных объекта имеют не природное происхождение?».
Это не значит, что они кричат «Это инопланетяне!». Это значит, что они, как настоящие детективы, говорят: «У нас есть нестыковка. Стандартная теория не работает. Нужно искать альтернативные объяснения».
Что, если ‘Оумуамуа был не куском камня, а чем-то иным, например, обломком планеты из чистого водорода или азота (как предполагает сам Лёб), который просто не мог показать нам свою кометную активность? Что, если 3I/ATLAS — это не просто комета, а что-то более сложное?
Что дальше?
Пока ученые гадают, исследование Тосса, Лёба и Буркерта проделало гигантскую работу. Они не просто дали цифры. Они показали, что:
- 3I/ATLAS — настоящий тяжеловес среди межзвездных скитальцев.
- Его поведение лучше всего объясняется выбросом углекислого газа, а не воды.
- Существует серьезное противоречие между разными методами измерения его размера.
- И главное — статистика обнаружения таких объектов не сходится с нашими представлениями об устройстве космоса.
Возможно, в ближайшие годы телескопы подарят нам новые открытия. И если мы увидим еще одного «кита» и ни одной «рыбки», то гипотеза о некой селекции или даже об искусственной природе некоторых из этих странников перестанет казаться научной фантастикой. Космос только начинает приоткрывать свои тайны, и кажется, самые невероятные открытия еще впереди. А пока мы можем только гадать, кто же там, в черноте межзвездного пространства, посылает нам загадочные «подарки».