В 2017 году астрономы впервые обнаружили в Солнечной системе межзвездный объект: он имел настолько высокую скорость, что просто не мог летать по эллиптической орбите вокруг Солнца. Обнаружил его телескоп Pan-STARRS, расположенный на Гавайях, поэтому такому необычному космическому телу и дали название на гавайском языке: Оумуамуа в переводе означает «посланник издалека».
В итоге первый межзвездный объект в нашей Солнечной системе буквально взорвал умы ученых — высказывались даже предположения, что это на самом деле инопланетянский «посланник издалека». И спустя три года ученые все еще выдвигают идеи, как такой объект мог образоваться, и последнее исследование, кажется, наконец поставило точку в этих многочисленных спорах.
Эта работа была опубликована 13 апреля в журнале Nature Astronomy, и она была направлена на то, чтобы объяснить одним махом все тайны Оумуамуа. Ключевая идея такова: однажды далекая звезда разорвала комету или целую планету, выбросив тонкие гибриды кометы и астероида в космос. И если эта теория окажется верной, то Оумуамуа будет представлять собой лишь один из бесчисленного множества подобных объектов, выброшенных аналогичными звездами по всей галактике.
«Мы уверены, что сценарий, который мы предложили, является общим для различных звездных систем», — говорит Юн Чжан, исследователь из Обсерватории Лазурного Берега во Франции и соавтор новой работы. «Мы ожидаем, что в будущем мы увидим еще больше таких объектов, как Оумуамуа».
Комета Борисова — второй известный нам межзвездный объект, слабо отличающийся от типичных комет Солнечной системы.
Астрономы с тревогой ожидали появления первых признаков «межзвездного вторжения» в течение последних пары десятков лет, и первый межзвездный гость точно не должен был выглядеть как Оумуамуа. Предполагалось, что это будет эдакий космический снежок с вкраплениями пыли, который отрастит себе красивый хвост при приближении к Солнцу. Кометы в нашей Солнечной системе следуют по вытянутым эллиптическим орбитам, доходящих до краев Солнечной области, где малейший гравитационный толчок может отправить их в свободный полет по галактике.
Собственно, это видимо и случилось со вторым межзвездным гостем — кометой Борисова, которая отличается от типичных собратьев Солнечной системой только крайне высокой скоростью при уходе на бесконечность, более 30 км/c. Она имеет спектр, очень похожий на таковой у комет нашей звездной системы, а за ее синий свет отвечает эмиссионная линия CN с длиной волны около 400 нм.
Оумуамуа больше походит на астероид, другой тип маленьких тел, распространенных в Солнечной системе. Эти булыжники имеют слишком мало льда, чтобы образовывать красивые хвосты. Многочисленные попытки обнаружить следы хвоста за Оумуамуа не увенчались успехом, хотя он необъяснимо ускорился, как будто его толкала струя газа. Что же двигало его поспешным отступлением из Солнечной системы? И если раньше это был астероид, которые, как правило, жмутся достаточно близко к своей звезде, то что же вышвырнуло его в межзвездное пространство?
Короче говоря, ни название «комета», ни название «астероид» не подходят к Оумуамуа, предполагая, что рядом с его родительской звездной образовалось что-то новое. Предположения варьировались от инопланетного космического корабля до пушистого ледяного облака. «Это действительно загадка», — сказал тогда Матия Чук, астроном из Института SETI. «Мы действительно ничего не понимаем».
В конце 2017 года Чук предположил, что явление под названием «приливное разрушение» могло породить сигарообразный объект. В основе приливных сил лежит способность гравитации искажать тела: например, Луна каждый день вызывает приливы и отливы в океанах Земли. Эти силы также являются одним из многих способов, которыми черная дыра может убить астронавта, растягивая его, как мармеладную змейку. Чук предположил, что подобное событие могло разорвать целую планету на тонкие полоски, и что Оумуамуа является обломком от одного такого Армагеддона.
Моделирование разрывание объекта приливными силами.
Работа Чжан продвинула идею Чука дальше, обогатив ее физическими деталями, чтобы посмотреть, возможна ли такая ситуация. Она и ее коллега модифицировали популярную симуляцию, которая рассматривает, как частицы в астероидоподобном объекте — она в шутку называет его «замком из песка, плавающем в космосе» — перестраиваются под воздействием гравитацией. Они брали различные тела и несколько раз швыряли их в цифровую звезду, пока не поняли, что могло случиться с Оумуамуа.
Вероятно, межзвездный гость начинал свою жизнь как комета, говорит Чжан. Планета, в том числе карликовая, также возможны, но эти объекты с меньшей вероятностью будут соответствовать предполагаемому составу Оумуамуа. Когда комета пролетела близко к своей родительской звезде, которая была, возможно, вдвое легче Солнца, она испытала смертельное приливное сжатие и была разорвана на куски.
Чжан также проанализировала образовавшиеся фрагменты с помощью тепловой модели и обнаружила, что жар звезды испек поверхность каждого обломка в крепкую корку, которая предотвратила дальнейшее разрушение. При этом энергия сжатия получилась настолько большой, что часть фрагментов, в том числе и Омуамуа, были выброшены в межзвездное пространство.
Хотя она намеревалась только объяснить форму бывшей кометы, Чжан с удивлением обнаружила, что ее теория также может объяснить причудливое ускорение Оумуамуа. По прибытии в Солнечную систему дополнительное тепло от нашей более тяжелой и яркой звезды проникло глубоко сквозь кору и высвободило остатки льда. Эти испаряющиеся материалы и дали межзвездному гостю толчок, причем их истекание через трещины вполне могло пройти незаметно для наблюдателей.
«Наш анализ показал, что моделирование может объяснить все особенности Оумуамуа», — сказала Чжан, «в том числе его сухой астероидный вид и кометоподобную активность».
Художественное изображение процесса образования Оумуамуа.
Исследователи не могут быть полностью уверены, что именно такая последовательность событий привела к образованию тела, которое залетело в нашу Солнечную систему. Но если этот процесс протекает так же легко, как предполагает моделирование, то межзвездное пространство может быть усеяно поистине огромным количеством таких обломков. По оценкам Чжан, каждая звездная система может извергнуть сто триллионов подобных Оумуамуа объектов за все время существования.
Однако для других исследователей Оумуамуа остается загадкой. Чук отметил, что ему приятно видеть симуляцию, подтверждающую, что приливное разрушение может создать сигарообразные тела, но он задается вопросом, как часто звезды действительно могут разрывать свои кометы. «Если вы разделаете одну планету, то получите большое количество обломков», — говорит он. «Если вы играете с кометами, вам нужно измельчить что-то около 10 масс Земли на звезду, а это скорее всего вообще все кометы этой планетарной системы».
Чжан также указывает, что вся теория основывается на предположении, что Оумуамуа длинный и тонкий. И если он больше похож на блин, чем на колбасу, как предположил один анализ прошлым летом, вся история приливного происхождения перестает работать.
«Посланник» в настоящее время приближается к Урану, тем самым находясь вне досягаемости любого телескопа, поэтому исследователи скорее всего никогда не узнают наверняка, как выглядит Оумуамуа и как он сформировался. Но Большой обзорный телескоп, который должен начать масштабные и регулярные исследования в 2022 году, по словам Чука, должен ежегодно обнаруживать порядка одного-двух межзвездных объектов.
Только тогда астрономы смогут получить представление о том, какие именно объекты прилетают к нам из глубин галактики. «Прежде чем заниматься физикой, надо заняться коллекционированием», — говорит он. «Посмотрим, какие еще сюрпризы преподнесет нам космос».
