Зустріч астрономії з міжзоряним загарбником - спектр науки
Астрономія: побачення з міжзоряним загарбником
Від найвищої вершини на Гаваях до високого плато в Андах: деякі з найбільших телескопів на землі будуть спрямовані на слабке місце світла на нічному небі протягом наступних кількох тижнів. Геннадій Борисов, астроном-аматор у Криму, також пожертвує своїм сном за це, як і багато інших астрономів-аматорів.
Нарешті, є унікальна можливість: Рідкісний відвідувач поза межами нашої Сонячної системи досягне точки своєї орбіти, найближчої до Сонця, 8 грудня. У наступні місяці небесне тіло знову зникне в темряві космосу. Але перш ніж він це зробить, дослідники неба хочуть дізнатися про нього якомога більше.
Грудочка скелі та льоду розпочала свою подорож мільйони років тому, за багато світлових років від Землі. Об’єкт був викинутий із власного сусідства бурхливим потягом гравітації - можливо, відповідальна за це була сусідня планета, можливо, зірка, що минає. З тих пір мандрівник безцільно дрейфує простором між зірками - і зараз знайшов свій шлях до нашої Сонячної системи.
Було 30 серпня, перед світанком, коли Геннадій Борисов помітив об’єкт - через свій телескоп він побачив слабке сяйво з широким, коротким хвостом. З тих пір міжзоряну комету називали «2I/Борисов», названу на честь її відкривача. Окрім екзотичних частинок пилу, це лише другий відомий об’єкт, який потрапив у Сонячну систему з міжзоряного простору. "Це моя восьма комета, це справді неймовірно", - говорить Борисов. "Мені дуже пощастило, що я побачив такий унікальний предмет".
Наша сонячна система є унікальною?
2I/Борисов сильно відрізняється від першого міжзоряного зловмисника, маленького, темного, скелястого на вигляд об'єкта під назвою 1I/'Oumuamua, який промайнув повз Сонця в 2017 році і потрапив у заголовки новин у всьому світі. Разом два міжзоряних об'єкти переглядають те, що дослідники знають про крижані тіла, які, за оцінками, мають немислимі 10 26 штук у Чумацькому Шляху.
Вважається, що багато з них дрейфують у космосі по орбіті молодих зірок, де вони збираються в сплощених хмарах уламків, в яких також формуються планети. 1I/'Oumuamua та 2I/Борисов дають можливість по-перше поглянути на фізику та хімію цих об'єктів. Використовуючи месенджери інших планетних систем, вчені можуть дослідити, чи є Сонячна система унікальною, чи вона поділяє будівельні блоки з іншими планетарними системами в Чумацькому Шляху.
Оскільки астрономи помітили 2I/Борисова на шляху до Сонячної системи, у них є багато місяців для вивчення комети - дуже відмінної від 1I/'Oumuamua, яку вони виявили лише при його від'їзді і на яку вони, отже, мають лише побіжний погляд міг кинути. Через це експерти очікують дізнатися набагато більше у 2I/Борисова, наприклад, з яких хімічних сполук утворене його крижане серце. Вони ніколи не могли цього зробити з будь-яким предметом, що виник навколо іншої зірки.
І оскільки телескопи продовжують шукати в небі слабкі, швидко рухаються об’єкти, дослідники сподіваються виявити ще незліченну кількість міжзоряних зловмисників у найближчі роки. "Насправді чудово бачити, як раптом відкривається вікно і створюється нове поле", - говорить Мікеле Банністер, дослідник планет з Університету Королеви в Белфасті.
Народжені в пилу
Життя міжзоряних відвідувачів, ймовірно, розпочалося з диску газу та пилу, який утворюється навколо молодих зірок. У якийсь момент крижані зерна злипались, утворюючи все більші та більші тіла. Планети також ростуть в одних і тих самих регіонах і зіштовхуються з гравітаційних рухів з однієї орбіти навколо зірки на наступну.
Як снігоочисник, що пробивається крізь купу граду, планети пробиваються крізь хмару грудок льоду. Згідно з моделюванням, планети викидають понад 90 відсотків тіл із зони впливу своєї зірки у міжзоряний простір. Там вони дрейфують самотньо, поки збіг обставин не наблизить їх до іншої зірки. Потім вони коротко відвідують його, залучені гравітацією.
Насправді астрономи здавалося, що перший міжзоряний об’єкт, який вони побачили, був схожий на типову комету. Більшість комет у Сонячній системі походять із хмари Оорта, свого роду космічної крижаної пустелі, яка знаходиться приблизно в 1000 разів далі від Сонця, ніж Плутон. Час від часу щось викидає одну з цих комет з орбіти і направляє її до сонця. Коли він наближається до нього і розігрівається, його серцевина розпилює пил і газ, які утворюють класичний хвіст комети.
Але коли з’явився перший міжзоряний відвідувач, він виглядав зовсім по-іншому. Порівняно зі звичайними кометами, І/'Оумуамуа був крихітним - лише близько 200 метрів завширшки - і кам'янистим. Її форма, схоже, нагадувала сигару, і відповідно до загальної інтерпретації даних вимірювань, вона падала туди-сюди. Більше цього вчені не змогли дізнатися до того, як 1I/'Умуамуа покинув Сонячну систему.
Сигара і звичайна комета
На противагу цьому 2I/Борисов виглядає як звичайна комета. І дослідники лише починають уважніше спостерігати за ним. "Нас дуже цікавить хімічний склад, щоб перевірити, чи відрізняється він від складу Сонячної системи", - говорить Карен Міч, астробіолог з Гавайського університету в Гонолулу. Поки що зрозуміло: 2I/Борисов має червонуватий колір і безперервно розпорошує частинки пилу. Його ядро порівняно невелике, можливо, всього в кілометр в ширину, але це може трапитися і з кометами Сонячної системи.
"Після 1I/'Oumuamua нам довелося повністю переглянути свою концепцію міжзоряних об'єктів", - говорить Метью Найт, фахівець з комет з Університету штату Меріленд. "Але другий відвідувач поки що схожий на те, що ми могли б очікувати від комети, викинутої з іншої планети". Це втішає, вважає Найт. Тому що це припускає, що зоряні системи, в яких утворюються чужі світи, можуть бути дуже схожими на наші власні.
Нові дані вимірювань для 2I/Борисова не довго чекали після відкриття. Всього через три тижні після того, як його вперше побачили, астрономи спрямували на комету 4,2-метровий телескоп Вільяма Гершеля на Канарських островах і виявили молекули ціаністого газу, що відтікають від ядра небесного тіла. Вперше вони використали його для виявлення газу, що виходить від неземного відвідувача Сонячної системи.
11 жовтня інша дослідницька група використала 3,5-метровий телескоп у Нью-Мексико та виявила кисень, який також йде до Борисова. Газ, ймовірно, походить від води, що розпадається в ядрі комети - першого відкриття води із системи інопланетних зірок, що вторгається в нашу. Однак у поєднанні кількість ціаніду та води, що розпорошується з комети, не є великим сюрпризом: вони схожі на те, що бачили астрономи у багатьох інших кометах.
Дослідники сподіваються виявити додаткові молекули близько 2I/Борисов, наприклад оксид вуглецю. Наближаючись до Сонця, стане зрозумілішим, наскільки він схожий на своїх родичів у Сонячній системі.
Перші спостереження вже вказують на те, що 2I/Борисов міг містити порівняно мало молекул вуглецевого ланцюга. Близько 30 відсотків комет у Сонячній системі мають таку ж кількість вуглецю. Зазвичай вони надходять поблизу сонця, а не віддаленої хмари Оорта.
Протягом кількох місяців астрономи очікують, що все більше і більше спостережень від 2I/Борисова розширять своє розуміння планетоутворюючого диска, на якому, як вважають, утворилася комета. "Буде цікаво спостерігати, як будівельні блоки інших систем порівнюються з нашими", - сказала Малена Райс, докторант Єльського університету в Нью-Хейвені, штат Коннектикут.
Дослідники також сподіваються повільно розкрити шляхи, якими міжзоряні об'єкти могли подорожувати в космосі до появи в Сонячній системі. Оцінки дозволяють припустити, що коли об’єкти обертаються навколо галактичного центру, вони піддаються дії різних сил, включаючи випадкові зустрічі з іншими зірками або галактичні припливи.
Деякі вчені намагалися підрахувати, навколо яких зірок 1I/'Oumuamua та 2I/Борисов могли утворитися. Але важко простежити їхні траєкторії - це все одно, що намагатися зробити висновок з останнього бару лондонського пабу, де почалося сканування пабу.
Ще кілька міжзоряних відвідувачів дрімають в архівах?
Інше питання - коли можна очікувати наступного міжзоряного відвідувача і наскільки він відрізняється від 1I/'Oumuamua та 2I/Борисова. Після десятиліть невдалих пошуків вчені не очікували двох відкриттів у такій швидкій послідовності. "Я розгублений і вражений тим, що другий об'єкт з'явився так швидко", - говорить Роберт Джедіке, фахівець з астероїдів з Гавайського університету, який намагався розрахувати частоту міжзоряних відвідувачів. "Вони як автобуси", - додає Алан Фіцсіммонс з університету Королеви в Белфасті. "Ви чекаєте віків, щоб прийшов один, а потім майже одразу з’являються два".