В октябре 2017 года астрономы из обсерватории Pan-STARRS1, охотившиеся за околоземными астероидами, заметили нечто необычное: объект, пролетающий мимо нашего Солнца на огромной скорости 38,3 километра в секунду.
Телескопы по всему миру устремили свои взоры на это небесное тело, пытаясь собрать как можно больше данных, пока оно не скроется из виду. Анализ отраженного видимого света позволил ученым определить его размер и форму – около 400 метров в длину и, вероятно, похожее на блинчик.
Скорость и траектория объекта, получившего обозначение A/2017 U1 и прозванного “Оумуамуа” (в переводе с гавайского ʻou. mua. muaʻ означает “разведчик” или “посланник издалека”), указывали на то, что он не принадлежит нашей Солнечной системе и однажды ее покинет. Оумуамуа стал первым подтвержденным межзвездным визитером, посетившим нашу планетную систему.
Однако этот космический странник преподнес ученым настоящую загадку. Анализ показал, что Оумуамуа испытывал негравитационное ускорение во время своего пролета через Солнечную систему, что означает – на него действовали силы, выходящие за рамки одного лишь притяжения. Это наблюдение даже подтолкнуло некоторых исследователей, включая скандально известного астронома Гарвардского университета Ави Леба, к предположению, что Оумуамуа может быть инопланетным космическим кораблем или зондом, генерирующим собственную тягу.
Однако более вероятные объяснения не заставили себя ждать. Сама по себе идея ускорения для объектов, пролетающих рядом с Солнцем, не нова. Кометы, нагреваясь в лучах нашего светила, теряют газ и пыль, образующие их хвост и кому. Этот процесс выделения газа действует наподобие микродвигателей, слегка изменяя траекторию, вращение и скорость кометы. Могло ли нечто подобное произойти с Оумуамуа? Проблема в том, что при всех наблюдениях у нее не было замечено никакой комы, а ее форма необычна для кометы.
В 2023 году группа ученых нашла возможное решение загадки. По их мнению, Оумуамуа представляет собой богатый водой планетезималь (зародыш планеты), из поверхностного слоя которого выделялся водород в результате нагревания при прохождении Солнечной системы.
“Комета, путешествующая через межзвездную среду, в основном подвергается “приготовлению” космическим излучением, что приводит к образованию водорода, – говорит Дженнифер Бергнер, доцент химии в Калифорнийском университете в Беркли и соавтор исследования. – Мы предположили: если это происходит, то может ли выделяющийся водород оставаться захваченным внутри тела, чтобы затем выделиться при нагревании во время прохождения Солнечной системы? Могло ли это количественно обеспечить силу, необходимую для объяснения негравитационного ускорения?”
Исследования 20-го века показали, что когда высокоэнергетические частицы, такие как космические лучи, попадают на ледяные объекты, то внутри льда образуется и оказывается захваченным молекулярный водород (H2).
“Для кометы размером в несколько километров выделение газа происходило бы из тонкой оболочки относительно всего объема тела, – продолжает Бергнер. – Поэтому с точки зрения как состава, так и ускорения, вы, скорее всего, не заметили бы заметного эффекта. Но поскольку Оумуамуа была маленьким, мы считаем, что он все же произвел достаточную силу, чтобы вызвать это ускорение”.
Таким образом, Оумуамуа, вероятно, является межзвездным планетезималем, потерявшим водород при встрече с нашим Солнцем, что изменило его скорость. Другое исследование 2017 года указывало, что эта встреча могла быть первым близким сближением объекта со звездой.
“Гелиоцентрическая входящая скорость Оумуамуа в правосторонней галактической системе координат составляет v∞(U, V, W) = (-11,2, -22,4, -7,6) км/с. Это поразительно близко к средней скорости звезд в окрестностях Солнца, с особенно малым отклонением по U и W”, – пишут авторы в своей работе.
“Молодые звезды имеют меньший разброс скоростей, чем старые системы, поэтому такая близость к точному локальному среднему значению предполагает происхождение Оумуамуа из молодой звездной системы, хотя нельзя исключать возможность, что он блуждал по Галактике миллиарды лет. Встреча с нашим Солнцем превратила орбиту Оумуамуа из особенно близкой к местному среднему значению в отклоняющуюся, намекая, что это может быть ее первое тесное сближение со звездой и первый шанс потерять летучие вещества”.
Тем не менее, объяснение с водородом встретило некоторые возражения. Физический химик Нильс Лигтеринк заявил: “моделирование, лабораторные и теоретические результаты показывают, что маловероятно, чтобы в Оумуамуа было произведено достаточно H2, чтобы ускорить его, если объект в основном состоял из водяного льда”.
“Это означает, что должен быть другой или дополнительный источник ускорения Оумуамуа”, – пишет он в ответе на исследование 2023 года, – или объект имеет очень необычный состав льда и значительно старше (> 500 млн лет), чем предполагалось”.
Однако Лигтеринк допустил, что если объект действительно старше предполагаемого и содержит, к примеру, метанол, то при начале выделения газа это может дать достаточно большой выход для обеспечения наблюдаемого ускорения после начала дегазации.
Отвечая Лигтеринку, авторы исследования признали: “Очевидно, что необходимы дополнительные экспериментальные усилия для изучения трендов в радиолизе воды, например, для более толстых льдов и в течение более длительных периодов времени. Однако имеющиеся экспериментальные данные не доказывают убедительно, что более высокие выходы H2 не могут иметь место в астрофизических условиях”. Они добавили, что эксперименты обнаруживали более высокие выходы (около 35%), которые в целом согласуются с погрешностями.
“Мы согласны, что при моделировании поведения Оумуамуа важно учитывать факторы, такие как его возраст и полученная доза энергии, а также скорость образования H2 в твердой фазе и возможный максимальный выход, – пишут ученые в ответе. – В конечном счете, модель, представленная в нашей работе, может объяснить негравитационное ускорение Оумуамуа при допущениях о возрасте, составе и содержании H2 в этом теле, совместимых с существующими экспериментальными и наблюдательными ограничениями”.
Более детальное изучение этого уникального межзвездного путешественника могло бы пролить свет на процессы в молодых звездных системах. К сожалению, сейчас Оумуамуа уже вышел за пределы досягаемости наших телескопов, и для его дальнейшего исследования потребовался бы специальный зонд. Именно с этой целью был предложен проект “Лира” – возможная миссия по отправке такого зонда с использованием гравитационного маневра у Юпитера для наращивания скорости.
Действительно, наш первый подтвержденный межзвездный визитер принес с собой немало загадок. Наблюдения за его поведением при прохождении Солнечной системы открыли занавес в область процессов, протекающих в далеких межзвездных путешествиях малых космических тел. Разгадка тайны Оумуамуа не только позволит лучше понять природу этого странника, но и прольет свет на рождение и эволюцию звездных систем в целом. Кто знает, какие еще открытия ждут нас в бесконечном океане Вселенной?
Читайте также: Межзвездные объекты из разбитых сфер Дайсона
