В нашу Солнечную систему залетела комета-пришелец
К нам летит что-то странное. Какой-то небольшой холодный и необычайно быстродвижущийся объект. Никто не знает, откуда он взялся и куда летит. Но этот объект прилетел издалека, из другой звездной системы. Для астрономов эта комета стала настоящей «посылкой» из космоса, раскрывшей много тайн.
Сара Каплан (Sarah Kaplan) The Washington Post (США):
Это — межзвездная комета, древний шар изо льда, газа и пыли, образовавшийся на промерзшей периферии далекой звезды, которая по счастливой случайности и в силу странного завихрения гравитации была «выброшена» в нашу сторону.
Для астрономов эта комета стала «посылкой» из космоса, небольшим фрагментом той звезды, на которой они никогда не смогут побывать, ключом ко всем мирам, которые они не могут наблюдать самостоятельно.
Это всего лишь второй межзвездный «гость», которого ученые увидели в нашей Солнечной системе. И первый «объект-пришелец», который они смогли хорошо рассмотреть. Отслеживая движение кометы, определяя ее состав и наблюдая за ее поведением, исследователи пытаются понять, откуда она прилетела, и какое пространство преодолела, прежде чем попасть сюда. Они уже обнаружили в ее составе молекулу углерода и, возможно, воду — два знакомых химических вещества в объекте, возникшем в другой звездной системе.
Когда солнце опускается за горы Теннесси, и начинают мерцать звезды, астроном Дуг Дьюриг (Doug Durig) поднимается на крышу своей обсерватории, включает свои три телескопа и направляет их в небо.
С каждой ночью комета в небе становится все больше и ярче, образуя вокруг себя облако из газа и пыли, которые могут стать ключом к разгадке ее истории. Восьмого декабря она он приблизится к Земле наиболее близко, показавшись исследователям крупным планом, после чего вернется в холодную, безликую пустоту.
А далеко внизу, в темноте, будет ждать Дьюриг.
Посылка из Вселенной без маркировки
Каждая звезда на ночном небе представляет собой возможную солнечную систему. Каждый свет во Вселенной — это, скорее всего, солнце какой-нибудь планеты другой звездной системы.
Это главный урок, усвоенный за двадцать лет изучения экзопланет. Ученые обнаружили тысячи миров, находящихся за пределами нашей Солнечной системы: газовые гиганты и крошечные каменистые сферы, миры, освещенные тусклым светом красных солнц, и небесные тела, которые перемещаются по орбите вокруг вращающихся остатков взорвавшихся звезд. Есть даже планеты, вращающиеся вокруг желтых солнц среднего размера, подобных нашему, хотя ни одно из обнаруженных на сегодняшний день небесных тел не может по характеристикам сравниться с Землей, имеющей пригодную для жизни атмосферу и глубокие голубые океаны.
Однако даже если смотреть на экзопланеты через самые мощные телескопы, можно увидеть всего лишь пятна света и блики. И никто из живущих на Земле людей не надеется полететь на другую звезду, поскольку для того, чтобы хотя бы приблизиться к ближайшей из них, потребовалось бы 40 тысяч лет.
Чтобы тщательно изучить другую Солнечную систему, ученые надеялись максимум на то, что смогут дождаться, когда к нам прилетит фрагмент одной из этих звезд.
Это произошло в тихие предрассветные минуты 30 августа в крымском горном поселке. Астроном-любитель заметил на горизонте тусклое пятно, едва различимое на фоне сверкающих звезд.
Геннадий Борисов передал данные своих наблюдений в Центр малых планет (Minor Planet Center), организацию, которая собирает и систематизирует данные о малых телах в Солнечной системе, чтобы с ними могли ознакомиться другие ученые.
Через некоторое время этот странный отчет о наблюдениях привлек внимание Дьюрига, проводившего свои ночные наблюдения на другом конце света.
«Я был вторым, кто ее видел, — сказал Дьюриг. — И то, что комета действительно существует, подтвердилось».
За пару недель ученые собрали достаточно данных, чтобы вычислить орбиту кометы. Но они обнаружили, что орбита имеет не эллиптическую форму, какая обычно бывает у комет, вращающихся вокруг Солнца, а гиперболическую — она не замкнута. Объект к тому же двигался со скоростью 41,57 километра в секунду, намного быстрее, чем любые кометы, астероиды или планеты, вращающиеся вокруг нашего Солнца.
«Ух ты, — удивленно воскликнул Давиде Фарноккья (Davide Farnocchia), инженер по навигационным системам из Лаборатории реактивного движения НАСА, который одним из первых определил, что комета прилетела с другой звезды. — Я не ожидал увидеть что-либо подобное».
В нашей Солнечной системе был обнаружен только один межзвездный объект: сигарообразное тело из камня под названием «Оумуамуа», что в переводе с гавайского языка означает «посланец издалека».
Но в октябре 2017 года, когда был обнаружен Оумуамуа, он уже покидал систему, и был виден настолько неотчетливо, что ученые так и не смогли рассмотреть его и наблюдали лишь световую точку. Они не совсем понимали, что же они увидели — астероид из металла, камня или комету изо льда и пыли. И они не знали, было ли это просто счастливой случайностью, которая никогда не повторится, или предвестником грядущих событий.
Поэтому исследователи удивились и пришли в восторг, когда менее чем через два года прилетел еще один межзвездный посланник
Ожидается, что новая комета, получившая название 2I/Борисов (в котором указан ее первооткрыватель и статус второго из известных межзвездных объектах), будет находиться в пределах досягаемости телескопов до осени 2020 года. При максимальном приближении, что произойдет в следующем месяце, он будет в два раза дальше от Земли, чем Земля от Солнца.
Хотя комета 2I/Борисов вошла в Солнечную систему со стороны созвездия Кассиопеи, ученые до сих пор не знают, откуда она появилась, или сколько он летел через пустынное межзвездное пространство. Учитывая его нынешнюю скорость, он, наверняка, летит уже миллионы, если не миллиарды лет.
По мере приближения объекта к Солнцу лед на его поверхности под воздействием тепла превращается в газ. Это создает характерную похожую на ореол «кому», которую ученые могут подробно исследовать, чтобы определить, из чего состоит комета. Уже сейчас комету 2I/Борисов наблюдали более двух тысяч раз.
«Это будет занятно, если говорить об изучении этого объекта,… поскольку он впервые прилетел оттуда, где чрезвычайно низкие температуры, — говорит Мишель Баннистер (Michele Bannister), астроном из Университета Квинс в Белфасте. — Давайте откроем его и посмотрим, что там у нас с этим особенным подарком от другой звезды».
«Маленькие странники, скитающиеся по галактике»
Открытие экзопланет показало, что мы живем в переполненном космосе. Но оно также позволило землянам понять, насколько мы одиноки. Большинство планетных систем, открытых в последние десятилетия, очень непонятны, и экзопланеты самого распространенного вида — тело больше Земли, но меньше Нептуна — находятся далеко от нас.
Когда астрономам была известна только только наша собственная Солнечная система, «казалось, что вопрос с образованием планет решен, — говорит астрофизик из Йельского университета Малена Райс (Malena Rice). — А потом вдруг появляются все эти странные системы, которые не вписываются в наши представления».
Межзвездные кометы могут очень пригодиться в решении этой загадки. Они «рождаются» из того же вращающегося диска газа и пыли, из которого образуются планеты вокруг молодой звезды. Но затем они застревают на ледяной периферии солнечных систем, где в них могут сохранить первичные компоненты, участвовавшие в образовании планет.
Выяснилось, что кометы в нашей Солнечной системе содержат некоторые из основных компонентов, необходимых для зарождения жизни: воду, углерод и даже сложные органические соединения. И теперь, изучив комету 2I/Борисов, можно было бы узнать, были ли основные молекулы, необходимые для зарождения жизни, среди «строительных блоков», из которых сформировался мир, находящийся за пределами нашего собственного мира.
Этой осенью коллега Баннистер Алан Фитцсиммонс (Alan Fitzsimmons) впервые в истории обнаружил химическое соединение, испускаемое межзвездной кометой. Разложив свечение кометы 2I/ Борисов спектр, его команда обнаружила характерные признаки цианогена, молекулу, состоящую из атома углерода и атома азота, связанных вместе. Этот газ обычно присутствует в кометах, вращающихся вокруг этого солнца.
«Когда, находясь в кабинете, я это увидел, я вскрикнул,… что не часто случается в респектабельной газете», — вспоминает Фитцсиммонс.
Несколько недель спустя астроном Адам Маккей (Adam McKay) обнаружил, что комета выделяет кислород, а это указывает на то, что солнечный свет попадает на воду, имеющуюся на поверхности, и молекула воды распадается. Если это подтвердится, то это станет первым случаем обнаружения в нашей Солнечной системе воды, образованной в другой планетной системе. Кроме того, это служит еще одним свидетельством того, что комета 2I/Борисов очень похожа на известные нам кометы.
«Вполне возможно, что даже в этих других системах, структура которых очень отличается, основные физико-химические параметры все равно очень похожи», — говорит Маккей, научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда — исследовательской лаборатории НАСА.
С помощью моделирования нашей Солнечной системы можно предположить, что около 90% материала, оставшегося после образования планет, было выброшено в межзвездное пространство. В комическом пространстве за Нептуном до сих пор находятся миллионы ледяных объектов, которые на протяжении тысячелетий могли быть сбиты с орбиты и отброшены от солнца.
Если какой-нибудь из этих разбросанных фрагментов под воздействием сил гравитации окажется втянутым в другую систему и начнет светиться в лучах ее звезды, то любому наблюдателю он будет казаться межзвездной кометой.
«Что удивительно, в этом есть универсальность, — говорит Баннистер. — Наша планетная система переплетена с другой планетной системой за счет этих маленьких странников, скитающихся по Галактике».
Долгая ночь
До рассвета остается всего час, над горизонтом должна появиться комета 2I/Борисов и проложить свой путь по восточной части небосклона. Для Дьюрига долгая ночь почти закончилась.
Севани: В Университете Юга, гуманитарном колледже, в котором учатся 1600 студентов и в котором работает Дьюриг, нет мощных приборов с высоким разрешением, необходимых для наблюдения за едва видимыми объектами в ночном небе. Вместо этого он должен делать сотни снимков с одного и того же места, а затем с помощью компьютерной программы обрабатывать их для получения более ярких и четких изображений.
Астроном проверяет фокус своего 12-дюймового телескопа Шмидта-Кассегрена и настраивает его, готовясь делать снимки того участка небосклона, где должна появиться межзвездная комета. Он трет рукой глаза, которые устали и пекут после долгих часов, проведенных при тусклом освещении красных ламп, которые он использует для защиты зрения во время ночной работы.
Эта работа утомительная и зачастую монотонная. В отличие от первооткрывателей, тем, кто ведет все последующие наблюдения, ни на чем не надо ставить свои имена. И в отличие от исследователей, работающих в крупнейших обсерваториях мира, люди наподобие Дьюрига сталкивается с реальными препятствиями, не позволяющими им добиваться результатов, которые публикуются в престижных журналах.
Однако выдающиеся открытия надо подтверждать и уточнять снова и снова, чем занимаются обычные люди. Наверное, чтобы прославиться, нужно сделать важное открытие, а знания цементируют обычные люди, которые делают рутинную работу после совершения открытий.
Здесь, в Севани, в тесной обсерватории, загроможденной кипами бумаг с записями данных наблюдений и грудами сломанного оборудования, он надеется когда-нибудь изменить свою работу и превратить ее во что-то полезное: «Мы занимаемся очень важной научной работой, — говорит Дьюриг. — Мы восполняем все пробелы».
Наснимав с помощью телескопа множество снимков, на что ушел целый час, Дьюриг компонует их по 100 штук. На полученных снимках цвета распределяются наоборот, как на негативе, поэтому звезды выглядят как черные мазки на белом фоне. В левом нижнем углу видна темная точка, окруженная «пушистым» ореолом.
Дьюриг щелкает, переходит к следующей группе снимков, и точка перемещается на сантиметр. Еще один щелчок, и она опять перемещается.
Именно так, по его мнению, он смотрит на комету, быстрый и окруженный облаком пыли объект, который ведет себя не так, как все остальное, что есть в небе.
Дьюиг отправляет свои снимки и данные о местонахождении кометы в Центр малых планет — еще одну каплю в море научных знаний.
Подобные последовательные совместные наблюдения, которые каждую ночь проводят одни и теми же люди с помощью одних и тех же приборов, станут еще более важными, когда комету можно будет наблюдать в Южном полушарии, где расположены многие из крупнейших в мире телескопов. Их следует направлять с предельной точностью, поэтому астрономам необходимо четко определить траекторию полета кометы и учесть все то, что может слегка изменить ее, например вспышки газа.
Точная рассчитанная орбита имеет принципиальное значение и для реализации самого амбициозного плана астрономов в отношении кометы.
«Если мы сумеем найти наиболее вероятную траекторию, то на основе точного направления, в котором она приближается, мы сможем отследить ее начало,… может быть, нам удастся выяснить ее происхождение, из какой она планетной системы», — говорит Фарноккья, инженер из Лаборатории реактивного движения НАСА.
Определение родительской звезды кометы было бы величайшим достижением, для астрономии это было бы то же самое, что по записке в бутылке найти человека, который ее написал и отправил миллионы лет назад за миллиарды километров. Большинство ученых признают, что сделать это, может, и не удастся.
Но, не исключено, что все получится, говорят они. Потому что комета уже раскрыла многие другие тайны. Она позволит нам кое-что узнать о рождении солнечных систем. Она стала связующим звеном между нашим домом и тем, что и как происходит в галактике в более широком смысле. И теперь, когда мы это увидели, нам легче поверить, что впереди еще много других открытий.
А здесь, на Земле, Дьюриг и его коллеги-астрономы будут работать, вглядываясь в темное ночное небо, и ждать.
