Вселенная предпочитает формы округлые, спиральные или вовсе бесформенные. Шары, диски, спиральные рукава — это понятно. Но когда в 2007 году мир увидел первые чёткие снимки объекта MWC 922 в созвездии Змеи, многие решили что это какой-то артефакт обработки. Прямо посреди космоса, на расстоянии пять тысяч световых лет, висела аккуратная, почти пиксельная, светящаяся красная коробка. Природа, которая обычно играет в барочную вольность, здесь взяла и построила идеальную геометрическую фигуру. Это туманность Красный квадрат. И она до сих пор заставляет астрофизиков задуматься.
Игра форм
Туманность — это не плотное тело. Это облако газа, пыли и плазмы. Но в случае Красного квадрата слово «облако» звучит почти оскорбительно. Это дым от умирающей звезды, который зачем-то принял форму раструба. Представьте себе массивную звезду, которая сбрасывает внешние слои. Наше Солнце когда-нибудь сделает то же самое, превратившись в планетарную туманность сферической или чуть вытянутой формы. Но MWC 922 — совсем другой зверь. Это довольно массивная звезда, и она не просто «сдувается». Она фокусирует свои выбросы в двух противоположных направлениях, образуя биполярную структуру. Два конуса, расходящиеся от звезды-прародительницы в противоположные стороны. Мы с Земли смотрим на эту конструкцию практически «в профиль» — и два конуса, сложенные кончик к кончику, дают нам иллюзию четырёхугольника. Вот так и получается квадрат. Но дьявол, как всегда, в деталях.
Зоркий глаз
Увидеть это чудо непросто. Туманность Красный квадрат скрыта в плотных облаках межзвёздной пыли в созвездии Змеи. Чтобы снять её портрет, астрофизикам Питеру Татхиллу из Сиднея и Джеймсу Ллойду из Корнелла пришлось задействовать тяжёлую артиллерию: 200-дюймовый телескоп Хейла в Паломарской обсерватории и Keck 2 на Гавайях. Но главный козырь был не в размере зеркал, а в технологии. Они использовали адаптивную оптику.
Что это такое, постараюсь объяснить на пальцах. Наша атмосфера дрожит и перемешивается, из-за чего звёзды мерцают, а детали смазываются. Адаптивная оптика — это как очки с супербыстрой подстройкой. Телескоп анализирует свет от лазерной опорной звезды (или реальной яркой звезды) и сотни раз в секунду слегка деформирует своё зеркало, чтобы компенсировать дрожание воздуха. Именно это позволило «срезать» помехи и увидеть в инфракрасном диапазоне не мутное пятно, а ослепительно яркий белый центр и чёткие «ступеньки», образующие внешний край квадрата. В инфракрасном свете пыль, окружающая MWC 922, раскаляется и сияет, как неоновая вывеска.
Швы на космическом теле
Самое загадочное в этом снимке — не просто квадратная форма, а её почти неестественная симметрия. Татхилл тогда сказал, что если сложить картинку по диагонали, получится почти идеальное отражение. В астрономии такое встретишь нечасто. Обычно звёздный ветер, турбулентность, гравитационные возмущения от соседних тел размывают любую структуру. Здесь же всё настолько спокойно, будто туманность застыла в моменте.
Но самое интригующее — это «ступеньки», или «спицы». В плоскости квадрата видны тёмные, ровные линии, расходящиеся от центра к краям, словно рёбра жёсткости. Что это? Твёрдого ответа нет до сих пор. Преобладает красивая гипотеза: это тени. Тени, отбрасываемые волнами ряби на поверхности внутреннего пылевого диска, который вращается вплотную к центральной звезде. Представьте себе камешек, брошенный в пруд. Кольцевые волны разбегаются от центра. Если осветить эти волны сзади, на проекционном экране мы увидим концентрические окружности. Так вот, «спицы» Красного квадрата, возможно, — это именно такие тени от волн или периодических структур на диске. И они не круговые, а линейные, что указывает на сложную трёхмерную форму того самого диска, который мы, скорее всего, наблюдаем строго с ребра.
Брат-близнец
Иногда Красный квадрат сравнивают с другим уникумом — туманностью Красный прямоугольник (HD 44179). Та тоже биполярная, с лестницеподобными ступеньками, тоже светится красным. Но у Прямоугольника симметрия заметно хромает. Там форма будто слегка помята, нарушена внешними воздействиями. А Квадрат стоит в пустоте, где просто нет сильных влияния соседей, нет близких сверхновых, чьи ударные волны могли бы смять хрупкую конструкцию. Это наводит на мысль, что ключ к такой идеальной геометрии — изоляция. Тихое, спокойное межзвёздное окружение, которое позволило звезде высвобождать вещество ровно и равномерно, без помех.
Но вот что действительно не даёт покоя теоретикам: MWC 922 — не маленькая звезда вроде Солнца. Она довольно массивная. Классическая теория говорит, что планетарные туманности с биполярной структурой рождаются, когда умирают звёзды средней или малой массы. Здесь случай иной. Возможно, мы имеем дело с двойной системой, где второй компонент направляет отток вещества, или с каким-то экзотическим феноменом магнитного коллимирования. Пока ясно одно: мы поймали очень краткий, по астрономическим меркам, миг перехода звезды от стадии красного гиганта (или, скорее, от какого-то этапа потери массы) к финальному акту.
Урок для тех, кто ищет жизнь
В чём ценность этого открытия, кроме того, что оно красиво? Оно напоминает нам о невероятной роли симметрии и порядка даже в хаосе звёздной смерти. Если такие структуры могут возникать вокруг массивных, умирающих светил, значит, процесс синтеза сложной органики там тоже идёт по особенным, упорядоченным законам. Пыль, выброшенная звездой, содержит углерод, азот, кислород — те самые кирпичики, из которых в итоге строятся планеты и жизнь. А в Красном квадрате эта пыль, возможно, не просто разлетается абы как, а слоями оседает на невидимых «ступеньках», проходя через тени и свет.
Через несколько миллионов лет MWC 922 исчерпает свои запасы и схлопнется в белый карлик — сверхплотный звёздный труп, окружённый светящимися останками. Её конусы рассеются, квадрат поблекнет, и только новые поколения астрономов, вооружённых более мощными телескопами, смогут реконструировать, как геометрия прокралась в космос. Но для нас с вами этот объект — великолепное доказательство того, что природа, даже в агонии, способна создать произведение искусства, которое сбивает с толку своей инженерной аккуратностью.